JP2013086259A - Robot arm, external force detection and transmission device for the same and buffer device - Google Patents

Robot arm, external force detection and transmission device for the same and buffer device Download PDF

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Kengyoku Hayashi
憲玉 林
Kazuya Shimamoto
和弥 島本
Naoki Takeuchi
直樹 竹内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To exert a buffer function for reducing damage by external force in a non-power-supply state when the external force having fixed force components or more in any direction of two or more directions is applied to an arm part.SOLUTION: An outer ring member 42 connected to the arm part 30 and an inner ring member 43 connected to a joint mechanism 20 side are connected to each other in a relatively moving state in both of a relatively rotating direction around a fixed shaft 46 and a relatively rotating direction around an axis orthogonal to both of the fixed shaft 46 and an arm longitudinal direction. When the external force having fixed force components or more in any direction of the two relatively moving directions is applied to the arm part 30, a detection and transmission member is operated using the external force in the non-power-supply state. In conjunction with this, a power transmission state for inhibiting relative movement in the relatively moving direction corresponding to the force components of the external force, is released in the non-power-supply state.

Description

本発明は、アーム部に外力が加わったときの衝撃を緩和する緩衝機能を備えたロボットアーム、並びに、ロボットアーム用の外力検知伝達装置及び緩衝装置に関するものである。   The present invention relates to a robot arm having a buffer function that reduces an impact when an external force is applied to an arm portion, and to an external force detection transmission device and a buffer device for the robot arm.

従来のロボットアームは、様々な製品の製造工程における産業用ロボットとして利用されるものが多い。産業用ロボットは、通常、オートメーション化された製造ライン上の決められた箇所に固定配置されて稼働するため、そのロボットアームの稼働中に周囲の障害物と衝突するような事態が発生することは予定されていない。また、オートメーション化された製造ラインに配置される産業用ロボットの周囲には、人間が居ない場合が多く、又は居たとしても専門の作業員であるため、そのロボットアームの稼働中に人間が衝突するような事態も予定されていない。一方、近年、ロボットアームの利用分野が拡大し、人間の介護や医療の現場あるいは家庭内などにおいて、ロボットアームの積極的な利用が期待されている。このような利用場面では、ロボットアームに周囲の障害物や人間などが衝突するような事態が予想される。そのため、障害物や人間がロボットアームに衝突しても、その衝撃を緩和して、障害物や人間あるいはロボットアームが受けるダメージを軽減する技術が必要となる。   Conventional robot arms are often used as industrial robots in various product manufacturing processes. An industrial robot is usually fixedly placed at a predetermined location on an automated production line and operates, so that it is possible that a situation in which a robot arm collides with surrounding obstacles will not occur. Not planned. In addition, there are many humans around industrial robots that are placed on automated production lines, or even if there are humans, they are specialized workers. There are no plans for a collision. On the other hand, in recent years, the field of use of robot arms has expanded, and active use of robot arms is expected in human care, medical practice, or at home. In such a use situation, it is expected that surrounding obstacles or humans collide with the robot arm. Therefore, even when an obstacle or a human collides with the robot arm, a technique is required to reduce the impact of the obstacle, the human, or the robot arm by reducing the impact.

特許文献１には、ダンパやばねなどの柔軟機構を関節部に備え、障害物への衝突時に当該障害物に対する衝突の衝撃を緩和させることを可能としたロボットアームが開示されている。
また、特許文献２には、サーボ装置に接続されたサーボホーンの接合面上に円周状に配置された複数の円頭状凸部と連結部材の接合面上に設けられた複数の凹部とを連結させてサーボ装置の回転力が連結部材へ伝達されるように構成し、連結部材に接続されたアーム部を駆動できるロボットアームが開示されている。このロボットアームでは、弾性体の性質を有するワッシャの締め付けによってサーボホーンの接合面と連結部材の接合面とが近づく方向に付勢されており、これによりサーボホーン上の凸部と連結部材上の凹部との連結が維持されている。このロボットアームを備えたロボットが転倒事故を起こしてアーム部の移動可能方向（自由度方向）に大きな力が加わると、ワッシャの弾性変形によってサーボホーンの凸部が連結部材の凹部から抜け出し、連結が解除される。これにより、アーム部は、サーボ装置側から解放され、自由度方向への移動が自在となって緩衝機能が発揮される。 Patent Document 1 discloses a robot arm that is provided with a flexible mechanism such as a damper or a spring at a joint portion, and can reduce the impact of the collision with the obstacle at the time of collision with the obstacle.
Further, Patent Document 2 discloses a plurality of circular convex portions arranged circumferentially on a joint surface of a servo horn connected to a servo device, and a plurality of concave portions provided on a joint surface of a connecting member. A robot arm is disclosed that is configured such that the rotational force of a servo device is transmitted to a coupling member by driving the arm unit connected to the coupling member. In this robot arm, the joint surface of the servo horn and the joint surface of the connecting member are biased toward each other by tightening the washer having the property of an elastic body. The connection with the recess is maintained. When a robot with this robot arm causes a fall accident and a large force is applied in the arm movement direction (direction of freedom), the convex part of the servo horn comes out of the concave part of the connecting member due to the elastic deformation of the washer. Is released. As a result, the arm portion is released from the servo device side and can freely move in the direction of freedom, thereby exhibiting a buffer function.

前記特許文献１に開示されたロボットアームの柔軟機構は、無給電状態でも緩衝機能を発揮できる構成であるため、電気的なトラブルで緩衝機能を発揮できないような事態が発生しない。この点で、電気的な制御によって緩衝機能を実現する構成と比較して、信頼性が高いという利点がある<U>。し</U>かしながら、このロボットアームは、衝突時の瞬間的な衝撃については柔軟機構によって無給電状態で緩衝できるが、衝突後もアーム部が障害物に向けて移動し続けたり、衝突後も障害物がアーム部を押し込んだりしたときのアーム部と障害物との当接圧は無給電状態では軽減できない。この衝突後の当接圧軽減のための構成には、電気的な制御が使用されている。詳しくは、関節部に設けた角度センサの検出結果と柔軟機構の影響とを考慮して、衝突後に関節部の制御目標角度を衝突後に検出した角度となるように修正し、衝突後の当接圧が理想的にはゼロになるように駆動制御を行う。そのため、特許文献１に開示のロボットアームは、衝突時の瞬間的な衝撃だけでなく衝突後の押し込み力の軽減も含めた広義の緩衝機能については、無給電状態では実現できておらず、この点で信頼性が低い。   Since the flexible mechanism of the robot arm disclosed in Patent Document 1 is configured to exhibit a buffer function even in a non-powered state, a situation in which the buffer function cannot be performed due to electrical trouble does not occur. In this respect, there is an advantage of higher reliability compared to a configuration that realizes a buffer function by electrical control <U>. However, although this robot arm can buffer the momentary impact at the time of collision in a non-powered state by a flexible mechanism, the arm part continues to move toward the obstacle after the collision, Even after the collision, the contact pressure between the arm and the obstacle when the obstacle pushes the arm cannot be reduced in the non-powered state. Electrical control is used in the configuration for reducing the contact pressure after the collision. Specifically, considering the detection result of the angle sensor provided at the joint and the influence of the flexible mechanism, the control target angle of the joint after the collision is corrected to be the angle detected after the collision, and the contact after the collision Drive control is performed so that the pressure is ideally zero. For this reason, the robot arm disclosed in Patent Document 1 cannot realize a buffer function in a broad sense including not only a momentary impact at the time of collision but also a reduction in pushing force after the collision in a non-powered state. In terms of reliability.

更に、前記特許文献１に開示のロボットアームが有する柔軟機構は、アーム部を駆動するための駆動力伝達経路内に配置されている。そのため、アーム部で重い物体を移動させる場合など、一定以上の大きな駆動負荷が加わる状況下でロボットアームを稼働させると、アーム部が障害物と衝突していなくても柔軟機構の緩衝機能が発揮されてしまう。この場合、アーム部の移動位置が制御目標値から外れてしまい、アーム部の適切な駆動制御を実現することが困難となる。そのため、このようなロボットアームの利用態様は、比較的軽い物体を移動させるような駆動負荷が小さい状況下に限定されてしまう。一方、大きな駆動負荷が加わる状況下でも適切な駆動制御を実現するために柔軟機構の柔軟性を低下させると、衝突時の緩衝機能が不十分となり、狙いの緩衝機能を得ることができなくなる。   Further, the flexible mechanism included in the robot arm disclosed in Patent Document 1 is disposed in a driving force transmission path for driving the arm portion. For this reason, when a robot arm is operated under a condition where a heavy driving load exceeding a certain level is applied, such as when moving a heavy object on the arm, the buffering function of the flexible mechanism is exhibited even if the arm does not collide with an obstacle. Will be. In this case, the movement position of the arm part deviates from the control target value, and it becomes difficult to realize appropriate drive control of the arm part. Therefore, the usage mode of such a robot arm is limited to a situation where a driving load for moving a relatively light object is small. On the other hand, if the flexibility of the flexible mechanism is reduced in order to realize appropriate drive control even under a large driving load, the buffer function at the time of collision becomes insufficient, and the target buffer function cannot be obtained.

また、前記特許文献２に開示のロボットアームでは、自由度方向への衝撃を受けた時点以降、アーム部がサーボ装置側から解放され、自由度方向への移動が自在となって緩衝機能が発揮される。そのため、このロボットアームによれば、衝突時の瞬間的な衝撃の緩和だけでなく衝突後の当接圧の軽減も含めた広義の緩衝機能（以下、単に「緩衝機能」というときは広義の緩衝機能を意味するものとする。）が無給電状態で実現でき、信頼性が高い。しかしながら、このロボットアームも、アーム部で重い物体を移動させる場合など、一定以上の大きな駆動負荷が加わる状況下でロボットアームを稼働させると、アーム部が障害物と衝突していなくても、ワッシャの弾性変形によってサーボホーンの凸部が連結部材の凹部から抜け出してしまい、ロボットアームの適切な駆動制御を実現することが困難となる。そのため、このロボットアームの利用態様も、比較的軽い物体を移動させるような駆動負荷が小さい状況下に限定されてしまう。一方、大きな駆動負荷が加わる状況下でも適切な駆動制御を実現するためにワッシャの弾性を高めると、緩衝機能が不十分となり、狙いの緩衝機能を得ることができなくなる。   Further, in the robot arm disclosed in Patent Document 2, the arm portion is released from the servo device side after receiving the impact in the direction of freedom, so that the movement in the direction of freedom is free and the buffer function is exhibited. Is done. For this reason, according to this robot arm, a buffer function in a broad sense including not only a momentary impact reduction at the time of collision but also a reduction in contact pressure after the collision (hereinafter simply referred to as a “buffer function” in a broad sense). Can be realized without power supply and is highly reliable. However, even when this robot arm is operated under a condition where a large driving load exceeding a certain level is applied, such as when a heavy object is moved by the arm unit, the washer is not even when the arm unit collides with an obstacle. Due to the elastic deformation of the servo horn, the convex portion of the servo horn comes out of the concave portion of the connecting member, making it difficult to realize appropriate drive control of the robot arm. Therefore, the usage mode of the robot arm is also limited to a situation where the driving load for moving a relatively light object is small. On the other hand, if the elasticity of the washer is increased in order to realize appropriate drive control even under a situation where a large drive load is applied, the buffer function becomes insufficient, and the target buffer function cannot be obtained.

そこで、本発明者らは、障害物や人間などとの衝突によってアーム部に一定以上の外力が加わらない限り、大きな駆動負荷が加わる状況下でも緩衝機能が発揮されず、かつ、ひとたび当該外力が加わったときには無給電状態で緩衝機能が発揮される信頼性の高いロボットアームを開発した。このロボットアームは、１つの関節部を有する一自由度の関節機構に取り付けられたアーム部が当該関節機構を支点として当該自由度方向へ回動する構成となっている。このロボットアームの関節部は、当該自由度方向に沿って回転するアウターディスク（連結部）と、その内部で回転可能なインナーディスク（被連結部）とから構成されている。インナーディスクは、駆動源に接続されていて駆動源からの駆動力によって回転する。アウターディスクには、アーム部に接続されていて、アウターディスクとアーム部とは一体となって回転する。インナーディスク上には、径方向外側に付勢されたインナースライダー（動力伝達解除手段）が設けられており、その付勢方向先端部はその付勢によってインナーディスクの周縁部よりも径方向外方へ突出する。通常時、インナーディスク上のインナースライダーの付勢方向先端部は、アウターディスク上の周縁部の一部に設けられたスライダー挿入凹部に嵌り込んだ状態で維持されている。よって、通常時はインナーディスクとアウターディスクとの相対移動が禁止された状態となり、これらは一体回転するので、駆動源からの駆動力によってアーム部が自由度方向へ回動することができる。   Therefore, unless the external force of a certain level is applied to the arm part due to a collision with an obstacle or a human being, the present inventors do not exhibit a buffer function even under a situation where a large driving load is applied, and once the external force is applied. We have developed a highly reliable robot arm that can exhibit a buffer function when no power is applied. This robot arm is configured such that an arm portion attached to a joint mechanism with one degree of freedom having one joint portion rotates in the direction of freedom using the joint mechanism as a fulcrum. The joint part of the robot arm is composed of an outer disk (connecting part) that rotates along the direction of freedom and an inner disk (connected part) that can rotate inside the outer disk. The inner disk is connected to a driving source and rotates by a driving force from the driving source. The outer disk is connected to the arm portion, and the outer disk and the arm portion rotate together. On the inner disk, an inner slider (power transmission canceling means) urged radially outward is provided, and the urging direction front end is radially outward from the peripheral edge of the inner disk due to the urging. Project to Normally, the urging direction front end portion of the inner slider on the inner disk is maintained in a state of being fitted into a slider insertion recess provided in a part of the peripheral edge portion on the outer disk. Accordingly, the relative movement between the inner disk and the outer disk is prohibited during normal times, and these rotate integrally, so that the arm portion can be rotated in the direction of freedom by the driving force from the driving source.

このロボットアームの自由度方向に面するアーム部側面には、その自由度方向から外力を受けると、その外力に押し込まれて変位する被衝突板が備わっている。この被衝突板が変位すると、リンク機構を介してインナーディスク上のインナースライダーが径方向内側に向けてスライドし、インナースライダーとアウターディスクとの連結が解除される。これにより、インナースライダーとアウターディスクとが相対移動自在となる。その結果、アーム部は、駆動源側から解放されて自由度方向への移動が自在となり、緩衝機能が発揮される。   The side surface of the arm portion facing the direction of freedom of the robot arm is provided with an impacted plate that is pushed and displaced by external force from the direction of freedom. When the impacted plate is displaced, the inner slider on the inner disk slides radially inward via the link mechanism, and the connection between the inner slider and the outer disk is released. Thereby, the inner slider and the outer disk can be relatively moved. As a result, the arm portion is released from the drive source side and can freely move in the direction of freedom, thereby exhibiting a buffer function.

このロボットアームによれば、アーム部で重い物体を移動させる場合など、大きな駆動負荷が加わる状況下でロボットアームが稼働する場合でも、その駆動負荷はインナースライダーを径方向内側へスライドさせる作用を有しないので、インナーディスクとアウターディスクとの連結状態は維持される。一方、ひとたび障害物や人間との衝突が発生して、その外力によってアーム部の被衝突板が変位すると、インナーディスクとアウターディスクとの連結状態が解除され、緩衝機能が発揮される。しかも、この緩衝機能は電気的な制御を用いずに実現されており、無給電状態で緩衝機能が発揮される。   According to this robot arm, even when the robot arm is operated under a large driving load, such as when a heavy object is moved by the arm, the driving load has the action of sliding the inner slider inward in the radial direction. Therefore, the connection state between the inner disk and the outer disk is maintained. On the other hand, once a collision with an obstacle or a person occurs and the impacted plate of the arm portion is displaced by the external force, the connection state between the inner disk and the outer disk is released, and the buffer function is exhibited. Moreover, this buffer function is realized without using electrical control, and the buffer function is exhibited in a non-powered state.

しかしながら、このロボットアームは、被衝突板の板面に対する法線方向という一方向について、その方向の力成分を一定以上有する外力に対してしか、緩衝機能を発揮することができないという問題点があった。
また、このロボットアームは、被衝突板の板面に対する法線方向という一方向についてしか、その方向の力成分を一定以上有する外力を検知できない点も問題点であった。 However, this robot arm has a problem that the buffer function can be exhibited only with respect to an external force having a force component in a certain direction or more in one direction, which is a normal direction with respect to the plate surface of the impacted plate. It was.
In addition, this robot arm has a problem in that it can detect an external force having a force component in a certain direction or more only in one direction, which is a normal direction with respect to the plate surface of the colliding plate.

本発明は、以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、２以上の方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部へ加わったときに、その外力によるダメージを軽減する緩衝機能を無給電状態で発揮できる信頼性の高いロボットアーム、並びに、ロボットアーム用の外力検知伝達装置及び緩衝装置を提供することである。
また、本発明は、２以上の方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部へ加わったときに、その外力を検知できるロボットアーム用の外力検知伝達装置を提供することも目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is when an external force having a force component in a certain direction is applied to the arm portion in any of two or more directions. Another object of the present invention is to provide a highly reliable robot arm that can exhibit a buffer function that reduces damage caused by the external force in a non-powered state, and an external force detection transmission device and a buffer device for the robot arm.
In addition, the present invention provides an external force detection and transmission device for a robot arm that can detect an external force in any of two or more directions when an external force having a force component in that direction exceeds a certain value is applied to the arm portion. Also aimed.

請求項１の発明は、駆動源と、アーム部と、前記駆動源からの駆動力によって前記アーム部を所定の自由度方向へ移動させる関節機構と、前記アーム部に接続された連結部と該連結部に連結する被連結部とが相対移動自在な状態で連結され、かつ、該連結部と該被連結部との間の相対移動を禁止した動力伝達状態から該相対移動の禁止を解除する動力伝達解除状態へ無給電状態で切り替え可能な連結解除機構とを有し、前記動力伝達状態において前記駆動源からの駆動力により前記アーム部を前記所定の自由度方向へ移動させるロボットアームであって、前記連結解除機構は、前記連結部と前記被連結部とを２以上の相対移動方向へ相対移動自在に連結しており、前記２以上の相対移動方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力が前記アーム部へ加わったときに該外力を利用して無給電状態で作動する検知伝達部材を備えた外力検知伝達機構を有し、前記連結解除機構は、前記検知伝達部材の作動に連動して、前記アーム部に加わった外力が有する前記力成分に対応した相対移動方向への相対移動を禁止した動力伝達状態をその動力伝達解除状態へ切り替えることを特徴とするものである。
このロボットアームにおいては、連結解除機構における連結部と被連結部とが相対移動可能な２以上の相対移動方向のいずれについても、その方向の力成分（以下「特定力成分」という。）を一定以上有する外力がアーム部へ加わった場合には、その外力を利用して検知伝達部材が無給電状態で移動し、その外力を受けたことを連結解除機構へ伝達することができる。そして、前記外力がアーム部に加わり、その外力によって検知伝達部材が移動すると、連結解除機構は、これに連動して、アーム部に加わった外力が有する特定力成分に対応した相対移動方向への相対移動を禁止した動力伝達状態を解除状態へ切り替える。これにより、当該相対移動方向についての連結部と被連結部との相対移動が自在な状態となり、アーム部に加わった外力の特定力成分を受け流すことができ、その外力によるダメージを軽減する緩衝機能が無給電状態で発揮できる。
このように、本ロボットアームによれば、２以上の方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部へ加わったときに、その外力を無給電状態で検知し、かつ、その外力によるダメージを軽減する緩衝機能を無給電状態で発揮することができる。 The invention of claim 1 includes a drive source, an arm part, a joint mechanism for moving the arm part in a predetermined degree of freedom by a driving force from the drive source, a connecting part connected to the arm part, The prohibition of the relative movement is canceled from the power transmission state in which the connected part connected to the connecting part is connected in a relatively movable state and the relative movement between the connecting part and the connected part is prohibited. A robot arm that has a connection release mechanism that can be switched to a power transmission release state in a non-powered state, and that moves the arm portion in the direction of the predetermined degree of freedom by a driving force from the drive source in the power transmission state. The connection release mechanism connects the connecting portion and the connected portion so as to be relatively movable in two or more relative movement directions, and the force in that direction in any of the two or more relative movement directions. Over a certain component An external force detection transmission mechanism having a detection transmission member that operates in a non-powered state using the external force when an external force is applied to the arm portion, and the connection release mechanism is configured to operate the detection transmission member. In conjunction with this, the power transmission state in which the relative movement in the relative movement direction corresponding to the force component of the external force applied to the arm portion is switched to the power transmission released state.
In this robot arm, the force component in the direction (hereinafter referred to as “specific force component”) is constant in any of two or more relative movement directions in which the connecting portion and the connected portion in the connection releasing mechanism can move relative to each other. When the external force having the above is applied to the arm portion, the detection transmission member moves in a non-powered state by using the external force, and the fact that the external force has been received can be transmitted to the connection release mechanism. Then, when the external force is applied to the arm portion and the detection transmission member is moved by the external force, the connection release mechanism is linked to the relative movement direction corresponding to the specific force component of the external force applied to the arm portion. The power transmission state in which relative movement is prohibited is switched to the release state. As a result, the relative movement between the connecting part and the connected part in the relative movement direction becomes free, and the specific force component of the external force applied to the arm part can be passed, and the buffer function that reduces damage due to the external force Can be demonstrated in a non-powered state.
As described above, according to the robot arm, when an external force having a force component in a certain direction is applied to the arm portion in any of two or more directions, the external force is detected in a non-powered state, and The buffer function that reduces damage caused by the external force can be exhibited in a non-powered state.

また、請求項２の発明は、請求項１のロボットアームにおいて、前記外力検知伝達機構は、前記２以上の相対移動方向ごとに異なる２以上の検知伝達部材を備えていて、前記アーム部に加わった外力の前記力成分に対応した相対移動方向についての検知伝達部材のみを作動させるように構成されており、前記連結解除機構は、各検知伝達部材の作動に連動して、作動した検知伝達部材に対応する相対移動方向のみの相対移動を禁止した動力伝達状態をその動力伝達解除状態へ切り替えることを特徴とするものである。
このロボットアームにおいては、アーム部に加わった外力の特定力成分に対応した相対移動方向のみ、被連結部及び連結部の相対移動の禁止が解除される。これにより、アーム部に加わった外力の緩衝に必要な方向への緩衝機能だけが発揮され、不要な方向への緩衝機能は発揮されない。 According to a second aspect of the present invention, in the robot arm of the first aspect, the external force detection and transmission mechanism includes two or more detection transmission members that differ for each of the two or more relative movement directions, and is added to the arm unit. Only the detection transmission member in the relative movement direction corresponding to the force component of the external force is configured to operate, and the connection release mechanism is operated in conjunction with the operation of each detection transmission member. The power transmission state in which the relative movement only in the relative movement direction corresponding to is prohibited is switched to the power transmission released state.
In this robot arm, the prohibition of relative movement of the connected portion and the connecting portion is canceled only in the relative moving direction corresponding to the specific force component of the external force applied to the arm portion. Thereby, only the buffer function in the direction necessary for buffering the external force applied to the arm portion is exhibited, and the buffer function in the unnecessary direction is not exhibited.

また、請求項３の発明は、請求項１又は２のロボットアームにおいて、前記連結解除機構は、単一の連結部で、前記連結部及び前記被連結部を前記２以上の相対移動方向へ相対移動自在に連結することを特徴とするものである。
このロボットアームにおいては、複数の連結箇所で、被連結部と連結部とを前記２以上の相対移動方向へ相対移動自在とする場合と比較して、連結解除機構が小型化することが可能である。 The invention according to claim 3 is the robot arm according to claim 1 or 2, wherein the connection release mechanism is a single connecting portion, and the connecting portion and the connected portion are relatively moved in the two or more relative movement directions. It is characterized by being connected movably.
In this robot arm, the connection release mechanism can be reduced in size compared to the case where the connected portion and the connecting portion are relatively movable in the two or more relative movement directions at a plurality of connecting locations. is there.

また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボットアームにおいて、前記外力検知伝達機構の検知伝達部材は、前記アーム部の長手方向に沿って移動可能に構成されており、前記アーム部は、該アーム部の長手方向に対して直交する方向の力成分を一定以上有する外力を受けることで、該力成分を受け流す向きへ変位可能なアーム側面部材を備えており、前記外力検知伝達機構は、前記アーム側面部材の変位に連動して前記検知伝達部材を前記アーム部の長手方向に沿って移動させるリンク機構を備えていることを特徴とするものである。
このロボットアームにおいては、アーム部の長手方向に対して直交する方向からアーム部に加わる外力を検知して連結解除機構へスムーズに伝達できる構成を簡易に実現できる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the robot arm according to any one of the first to third aspects, the detection transmission member of the external force detection transmission mechanism is configured to be movable along the longitudinal direction of the arm portion. The arm portion includes an arm side surface member that can be displaced in a direction to receive the force component by receiving an external force having a certain amount or more of a force component in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the arm portion. The external force detection / transmission mechanism includes a link mechanism that moves the detection transmission member along the longitudinal direction of the arm portion in conjunction with the displacement of the arm side surface member.
In this robot arm, it is possible to easily realize a configuration capable of detecting an external force applied to the arm portion from a direction orthogonal to the longitudinal direction of the arm portion and smoothly transmitting it to the connection release mechanism.

また、請求項５の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボットアームにおいて、前記アーム部は、該アーム部の長手方向に対して直交する方向の力成分を一定以上有する外力を受けることで変形可能な柔軟性を有する流体封入部材によって構成されたアーム側面部材を備えており、前記外力検知伝達機構の検知伝達部材は、前記流体封入部材の変形による封入流体の移動に連動して移動するように構成されていることを特徴とするものである。
このロボットアームにおいては、外力を受けるアーム側面部材が柔軟性を有する流体封入部材によって構成されているので、剛性の高い材料でアーム側面部材が構成されている場合よりも、衝突時の瞬間的な衝撃の軽減に有効である。また、流体封入部材の変形による封入流体の移動に連動して検知伝達部材が移動するように構成されているため、どのような方向の外力が流体封入部材に加わっても、流体封入部材の変形による封入流体の安定した移動が実現でき、検知伝達部材を安定して移動させることができる。よって、幅広い加力方向に対応することが容易となる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the robot arm according to any one of the first to third aspects, the arm portion has a force component in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the arm portion at a certain level or more. An arm side surface member configured by a fluid sealing member having flexibility that can be deformed by receiving an external force is provided, and the detection transmission member of the external force detection transmission mechanism is adapted to move the sealed fluid due to deformation of the fluid sealing member. It is configured to move in conjunction with each other.
In this robot arm, since the arm side surface member that receives external force is configured by a fluid sealing member having flexibility, the instantaneous moment at the time of collision is higher than when the arm side surface member is configured by a highly rigid material. Effective in reducing impact. Further, since the detection transmission member is configured to move in conjunction with the movement of the sealed fluid due to the deformation of the fluid sealing member, the deformation of the fluid sealing member can be performed no matter what direction external force is applied to the fluid sealing member. The stable movement of the sealed fluid can be realized, and the detection transmission member can be moved stably. Therefore, it becomes easy to deal with a wide range of force directions.

また、請求項６の発明は、駆動源と、アーム部と、前記駆動源からの駆動力によって前記アーム部を所定の自由度方向へ移動させる関節機構と、前記アーム部に接続された連結部と該連結部に連結する被連結部とが相対移動自在な状態で連結され、かつ、該連結部と該被連結部との間の相対移動を禁止した動力伝達状態から該相対移動の禁止を解除する動力伝達解除状態へ無給電状態で切り替え可能な連結解除機構とを有し、前記動力伝達状態において前記駆動源からの駆動力により前記アーム部を前記所定の自由度方向へ移動させるロボットアームにおける、前記アーム部に加わった外力を検知して前記連結解除機構へ伝達するロボットアーム用の外力検知伝達装置であって、２以上の方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力が前記アーム部へ加わったときに該外力を利用して無給電状態で作動する検知伝達部材を有することを特徴とするものである。
このロボットアーム用の外力検知伝達装置においては、２以上の方向（検知方向）のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部へ加わった場合には、その外力を利用して検知伝達部材が移動し、当該外力を無給電状態で検知して連結解除機構へ伝達することができる。なお、ロボットアームの連結解除機構における連結部と被連結部との相対移動方向を２以上とし、本外力検知伝達装置における検知方向をこれに対応させれば、当該２以上の方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力によるダメージを軽減できる緩衝機能を発揮させることができる。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a driving source, an arm portion, a joint mechanism for moving the arm portion in a predetermined degree of freedom by a driving force from the driving source, and a connecting portion connected to the arm portion. And the connected portion connected to the connecting portion are connected in a relatively movable state, and prohibiting the relative movement from the power transmission state in which the relative movement between the connecting portion and the connected portion is prohibited. A robot arm that has a connection release mechanism that can be switched to a power transmission release state to be released in a non-powered state, and that moves the arm portion in the predetermined degree of freedom direction by a driving force from the drive source in the power transmission state Is an external force detection and transmission device for a robot arm that detects an external force applied to the arm portion and transmits the external force to the connection release mechanism, and the force component in that direction is constant or less in any of two or more directions. It is characterized in that the external force having has a sensing transmission member operating to at passive state utilizing external force when applied to the arm portion.
In the external force detection and transmission device for a robot arm, in any of two or more directions (detection directions), when an external force having a force component in a certain direction is applied to the arm portion, the external force is used. Then, the detection transmission member moves, and the external force can be detected in a non-powered state and transmitted to the connection release mechanism. In addition, if the relative movement direction of the connecting part and the connected part in the connection release mechanism of the robot arm is set to 2 or more and the detection direction in the external force detection and transmission device is made to correspond to this, the direction of any of the two or more directions is determined. In addition, it is possible to exhibit a buffer function that can reduce damage caused by an external force having a force component in that direction over a certain level.

また、請求項７の発明は、駆動源と、アーム部と、前記駆動源からの駆動力によって前記アーム部を所定の自由度方向へ移動させる関節機構と、２以上の方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力が前記アーム部へ加わったときに該外力を利用して無給電状態で作動する検知伝達部材を備えた外力検知伝達機構とを有するロボットアームに利用されるロボットアーム用の緩衝装置において、前記アーム部に接続された連結部と該連結部に連結する被連結部とが前記２以上の方向の力成分それぞれを受け流す２以上の相対移動方向へ相対移動自在な状態で連結され、かつ、該連結部と該被連結部との間の相対移動を禁止した動力伝達状態から該相対移動の禁止を解除する動力伝達解除状態へ無給電状態で切り替え可能な連結解除機構を有し、前記検知伝達部材の作動に連動して、前記アーム部に加わった外力が有する前記力成分に対応した相対移動方向への相対移動を禁止した動力伝達状態からその動力伝達解除状態へ切り替えることを特徴とするものである。
このロボットアーム用の緩衝装置においては、連結部と被連結部とが相対移動可能な２以上の相対移動方向のいずれについても、その方向の力成分（特定力成分）を一定以上有する外力がアーム部へ加わった場合には、これを検知した検知伝達部材の移動に連動して、当該外力によるダメージを軽減できる相対移動方向への相対移動の禁止が無給電状態で解除され、緩衝機能が発揮される。 The invention of claim 7 is directed to a drive source, an arm part, a joint mechanism for moving the arm part in a predetermined degree of freedom direction by a driving force from the drive source, and any of two or more directions. This is used for a robot arm having an external force detection transmission mechanism having a detection transmission member that operates in a non-powered state using an external force when the external force having a force component in that direction exceeds a certain level is applied to the arm portion. In the shock absorber for the robot arm, the connecting portion connected to the arm portion and the connected portion connected to the connecting portion are relatively movable in two or more relative movement directions for receiving the force components in the two or more directions, respectively. Can be switched in a non-powered state from a power transmission state in which the relative movement between the connecting part and the connected part is prohibited to a power transmission release state in which the prohibition of the relative movement is canceled. Power transmission from a power transmission state having a connection release mechanism and prohibiting relative movement in the relative movement direction corresponding to the force component of the external force applied to the arm portion in conjunction with the operation of the detection transmission member It is characterized by switching to the released state.
In this shock absorber for a robot arm, an external force having a certain force component (specific force component) in a certain direction in any of two or more relative movement directions in which the connecting portion and the connected portion can move relative to each other is provided on the arm. When the sensor is added to the part, in conjunction with the movement of the detection transmission member that detects this, the prohibition of relative movement in the relative movement direction that can reduce damage due to the external force is released in the non-powered state, and the buffer function is demonstrated. Is done.

本発明によれば、２以上の方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部へ加わったときに、その外力によるダメージを軽減する緩衝機能を無給電状態で発揮できる信頼性の高いロボットアームを提供できるという優れた効果が得られる。   According to the present invention, in any of two or more directions, when an external force having a certain amount of force component in that direction is applied to the arm portion, a buffer function that reduces damage caused by the external force can be exhibited in a non-powered state. An excellent effect of providing a highly reliable robot arm can be obtained.

実施形態におけるロボットアームの正面図である。It is a front view of the robot arm in an embodiment. 同ロボットアームの側面図である。It is a side view of the robot arm. 同ロボットアームにおける緩衝機能を実現するための主要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part for implement | achieving the buffer function in the robot arm. （ａ）及び（ｂ）は、実施形態における外力検知伝達機構の構成及び動作を示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which shows the structure and operation | movement of the external force detection transmission mechanism in embodiment. （ａ）及び（ｂ）は、実施形態における緩衝機構の構成及び動作を示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which shows the structure and operation | movement of a buffer mechanism in embodiment. 同緩衝機構の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the buffer mechanism. 実施形態における内輪部材の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the inner ring member in an embodiment. （ａ）及び（ｂ）は、第１検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部に加わったときのダンパーばねの動作を説明するための説明図である。(A) And (b) is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of a damper spring when the external force which has more than fixed force component of the detection direction of a 1st detection transmission mechanism is added to an arm part. （ａ）及び（ｂ）は、第２検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部に加わったときのダンパーばねの動作を説明するための説明図である。(A) And (b) is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of a damper spring when the external force which has more than fixed force component of the detection direction of a 2nd detection transmission mechanism is added to an arm part. 変形例のロボットアームにおける関節機構及びアーム部の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the joint mechanism and arm part in the robot arm of a modification. （ａ）及び（ｂ）は、変形例における外力検知伝達機構の構成及び動作を示す説明図である。(A) And (b) is explanatory drawing which shows the structure and operation | movement of the external force detection transmission mechanism in a modification. 変形例における関節機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the joint mechanism in a modification. （ａ）及び（ｂ）は、同関節機構における緩衝機能に関わる構成及び動作を説明するための説明図である。(A) And (b) is explanatory drawing for demonstrating the structure and operation | movement regarding a buffer function in the joint mechanism. 外力を受けることで変形可能な柔軟性を有する流体封入部材を利用した外力検知伝達機構の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the external force detection transmission mechanism using the fluid sealing member which has the softness | flexibility which can deform | transform by receiving external force.

以下、本発明に係るロボットアームの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態におけるロボットアームの正面図である。
図２は、本実施形態におけるロボットアームの側面図である。
本実施形態のロボットアームは、主に、台座１０と、関節機構２０と、アーム部３０とから構成されている。なお、本実施形態では、台座上にロボットアームを搭載した例について説明するが、本発明に係るロボットアームは、これに限らず、例えば、人間型ロボットの腕部、脚部、頭部（首関節を含む。）、胴体部（腰関節を含む。）などの関節を有する部位に広く使用することができる。 Hereinafter, an embodiment of a robot arm according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of a robot arm in the present embodiment.
FIG. 2 is a side view of the robot arm in the present embodiment.
The robot arm according to the present embodiment mainly includes a pedestal 10, a joint mechanism 20, and an arm unit 30. In this embodiment, an example in which a robot arm is mounted on a pedestal will be described. However, the robot arm according to the present invention is not limited to this, and for example, a humanoid robot arm, leg, head (neck) Including joints) and body parts (including hip joints).

本ロボットアームの台座１０は、下プレート１５の底面に、オムニホイール等から構成される車輪１１が取り付けられている。これにより、車輪１１の回転によって本ロボットアームが全方向移動できるように構成されている。台座１０の下プレート１５の上面には、本ロボットアームの駆動制御を実行する駆動制御部１２が搭載されている。駆動制御部１２は、ＣＰＵ等の演算装置や、駆動制御プログラム等を記憶するＲＯＭ、データを一時保持するＲＡＭ等のデータ記憶装置などを搭載した電気回路等から構成されている。駆動制御部１２は、演算装置が所定の駆動制御プログラムを実行することにより、アーム部３０の移動などの各種動作を実現する。また、台座１０は、下プレート１５の上面から鉛直方向上向きへ延びる６本の足部１３によって上プレート１４を支持している。   The pedestal 10 of this robot arm has a wheel 11 composed of an omni wheel or the like attached to the bottom surface of the lower plate 15. Thus, the robot arm is configured to move in all directions by the rotation of the wheels 11. On the upper surface of the lower plate 15 of the pedestal 10, a drive control unit 12 that performs drive control of the robot arm is mounted. The drive control unit 12 is configured by an electric circuit or the like on which an arithmetic device such as a CPU, a ROM that stores a drive control program, a data storage device such as a RAM that temporarily stores data, and the like are mounted. The drive control unit 12 realizes various operations such as movement of the arm unit 30 when the arithmetic device executes a predetermined drive control program. In addition, the pedestal 10 supports the upper plate 14 by six legs 13 extending upward in the vertical direction from the upper surface of the lower plate 15.

本ロボットアームの関節機構２０は、それぞれ一自由度を有する下関節部２１及び上関節部２２によって二自由度を実現している。下関節部２１の筐体内部には、旋回用駆動モータ２３が搭載されている。この旋回用駆動モータ２３は、そのモータ軸が鉛直方向に沿うように下関節部２１の筐体内部に配置されている。旋回用駆動モータ２３は、台座１０の上プレート１４に固定されている。また、下関節部２１の筐体には、ハーモニックドライブ（登録商標）を介して上関節部２２のベース２２ａが固定されている。よって、駆動制御部１２の制御命令に従って旋回用駆動モータ２３が回転駆動すると、そのモータ軸を回転中心として、本ロボットアームにおける関節機構２０の上関節部２２を含んだアーム部３０側の部分が台座１０に対して相対回転移動する。本実施形態では、台座１０が床面に固定してあるので、旋回用駆動モータを回転駆動させることにより、そのモータ軸２３を回転中心にしてアーム部３０を旋回移動させることができる。   The joint mechanism 20 of the robot arm realizes two degrees of freedom by a lower joint portion 21 and an upper joint portion 22 each having one degree of freedom. A turning drive motor 23 is mounted inside the casing of the lower joint portion 21. The turning drive motor 23 is disposed inside the casing of the lower joint portion 21 so that the motor shaft is along the vertical direction. The turning drive motor 23 is fixed to the upper plate 14 of the base 10. The base 22a of the upper joint portion 22 is fixed to the housing of the lower joint portion 21 via a harmonic drive (registered trademark). Therefore, when the turning drive motor 23 is rotationally driven according to the control command of the drive control unit 12, the portion on the arm unit 30 side including the upper joint portion 22 of the joint mechanism 20 in the robot arm is centered on the motor shaft. Relatively moves relative to the base 10. In this embodiment, since the pedestal 10 is fixed to the floor surface, the arm unit 30 can be swung around the motor shaft 23 by rotating the swivel drive motor.

関節機構２０の上関節部２２には、２つの側板２４が設けられており、２つの側板２４は連結板２４ａによって一体に形成されている。２つの側板２４は、上関節部２２のベース２２ａに回動可能に支持されている。上関節部２２には、上下回動用駆動モータ２５のモータ軸が水平方向（図１中左右方向）に向くように当該上下回動用駆動モータ２５が搭載されている。上下回動用駆動モータ２５のモータ軸は、ハーモニックドライブ（登録商標）等の減速機構２６を介して、２つの側板２４の一方（図１中左側の側板２４）に取り付けられている。これにより、駆動制御部１２の制御命令に従って上下回動用駆動モータ２５が回転駆動すると、そのモータ軸を回転中心として、上関節部２２における２つの側板２４が下関節部２１に固定されたベース２２ａに対して相対回転移動する。２つの側板２４の上部には、連結解除機構である緩衝機構４０が固定されており、アーム部３０は、この緩衝機構４０を介して、上関節部２２における２つの側板２４に取り付けられている。よって、上下回動用駆動モータ２５を回転駆動させることにより、そのモータ軸を回転中心にしてアーム部３０を上下方向へ回動させることができる。   The upper joint portion 22 of the joint mechanism 20 is provided with two side plates 24, and the two side plates 24 are integrally formed by a connecting plate 24a. The two side plates 24 are rotatably supported by the base 22a of the upper joint portion 22. The upper joint portion 22 is mounted with the vertical rotation drive motor 25 so that the motor shaft of the vertical rotation drive motor 25 faces the horizontal direction (left and right direction in FIG. 1). The motor shaft of the vertical rotation drive motor 25 is attached to one of the two side plates 24 (the left side plate 24 in FIG. 1) via a speed reduction mechanism 26 such as a harmonic drive (registered trademark). Thus, when the vertical rotation drive motor 25 is rotationally driven in accordance with the control command of the drive control unit 12, the base 22a in which the two side plates 24 in the upper joint portion 22 are fixed to the lower joint portion 21 with the motor shaft as the rotation center. Moves relative to. A buffer mechanism 40 as a connection release mechanism is fixed to the upper part of the two side plates 24, and the arm portion 30 is attached to the two side plates 24 in the upper joint portion 22 via the buffer mechanism 40. . Therefore, by rotating the drive motor 25 for vertical rotation, the arm portion 30 can be rotated in the vertical direction with the motor shaft as the rotation center.

本ロボットアームのアーム部３０は、アーム長手方向に延びる基部３１と、アーム部の長手方向に対して直交する方向（アーム側面方向）へ変位できるように基部３１へ取り付けられたアーム側面部材３２とから構成されている。基部３１における関節機構２０側の端部は、関節機構２０に搭載されている緩衝機構４０に取り付けられている。基部３１におけるアーム先端側の端部には、ロボットアームによって運搬する運搬対象物を把持するための把持部であるハンド５０が取り付けられている。   The arm portion 30 of the robot arm includes a base portion 31 extending in the longitudinal direction of the arm, and an arm side surface member 32 attached to the base portion 31 so as to be displaceable in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the arm portion (arm side surface direction). It is composed of The end of the base 31 on the side of the joint mechanism 20 is attached to a buffer mechanism 40 mounted on the joint mechanism 20. A hand 50 that is a gripping part for gripping an object to be transported by a robot arm is attached to an end of the base 31 on the tip side of the arm.

ハンド５０は、固定ハンド部５１と、可動ハンド部５２と、これらの間に設けられたスライド駆動部５３とから構成されている。スライド駆動部５３は、駆動制御部１２の制御命令に従って、固定ハンド部５１と可動ハンド部５２とを近接・離間させる方向へ駆動することができる。これにより、固定ハンド部５１と可動ハンド部５２との間に運搬対象物を挟持する動作を行うことができる。   The hand 50 includes a fixed hand unit 51, a movable hand unit 52, and a slide drive unit 53 provided therebetween. The slide drive unit 53 can drive the fixed hand unit 51 and the movable hand unit 52 in the direction of approaching / separating according to the control command of the drive control unit 12. Thereby, the operation | movement which clamps a conveyance target object between the fixed hand part 51 and the movable hand part 52 can be performed.

以上より、本実施形態におけるロボットアームは、鉛直方向に延びる回転軸を中心としたアーム部３０の旋回移動と、水平方向に延びる回転軸を中心としたアーム部３０の上下回動という二自由度のアーム駆動を実現することができる。そして、この二自由度の範囲内で５０で把持した運搬対象物を自由に運搬することができる。   As described above, the robot arm according to the present embodiment has two degrees of freedom: the pivoting movement of the arm unit 30 around the rotation axis extending in the vertical direction and the vertical rotation of the arm unit 30 around the rotation axis extending in the horizontal direction. Can be realized. And the conveyance object hold | gripped by 50 within this range of two degrees of freedom can be conveyed freely.

次に、本発明の特徴部分である、ロボットアームの緩衝機能について説明する。
図３は、本実施形態のロボットアームにおける緩衝機能を実現するための主要部を示す斜視図である。
本実施形態のロボットアームは、アーム部３０の長手方向に対して直交する方向のいずれの方向についても、その方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部３０へ加わった場合に、その外力を無給電状態で検知して、その外力によるダメージを軽減する緩衝機能を無給電状態で発揮できる構成を採用している。この構成は、主に、このような外力を検知するアーム部３０に設けられた外力検知伝達機構（ロボットアーム用の外力検知伝達装置）と、その検知結果に応じて緩衝機能を発揮する関節機構２０に設けられた緩衝機構４０とによって実現される。 Next, the buffer function of the robot arm, which is a characteristic part of the present invention, will be described.
FIG. 3 is a perspective view showing a main part for realizing a buffer function in the robot arm of the present embodiment.
The robot arm according to the present embodiment applies an external force to the arm unit 30 when an external force having a certain force component in the direction is applied to the arm unit 30 in any direction orthogonal to the longitudinal direction of the arm unit 30. A configuration is adopted in which a buffering function that detects in a non-powered state and reduces damage caused by the external force can be exhibited in a non-powered state. This configuration mainly includes an external force detection / transmission mechanism (external force detection / transmission device for a robot arm) provided in the arm unit 30 that detects such an external force, and a joint mechanism that exhibits a buffer function according to the detection result. 20 is realized by the buffer mechanism 40 provided in the system 20.

なお、図３は、外力検知伝達機構が搭載されたアーム部３０と緩衝機構４０とが分離した状態を示しているが、組み立て後の状態では、アーム部３０の基部３１が緩衝機構４０の筐体上の２本の固定部材４１に固定される。   FIG. 3 shows a state in which the arm unit 30 on which the external force detection transmission mechanism is mounted and the buffer mechanism 40 are separated, but in a state after assembly, the base 31 of the arm unit 30 is the housing of the buffer mechanism 40. It is fixed to the two fixing members 41 on the body.

図４（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態における外力検知伝達機構の構成及び動作を示す断面図である。
アーム部３０に搭載された外力検知伝達機構は、円筒状のアーム側面部材３２の内壁に固定された４つの固定部材３３Ａ，３３Ｂと、アーム部３０の基部３１に対してアーム長手方向に沿ってスライド移動可能に取り付けられた４つのスライド部材３４Ａ，３４Ｂと、各固定部材３３Ａ，３３Ｂと各スライド部材３４Ａ，３４Ｂとの間をそれぞれ連結する連結ロッド３５Ａ，３５Ｂと、スライド部材３４Ａ，３４Ｂの動きに連動してスライド移動する検知伝達部材としてのスライドロッド３６Ａ，３６Ｂとから構成されている。 4A and 4B are cross-sectional views showing the configuration and operation of the external force detection transmission mechanism in the present embodiment.
The external force detection and transmission mechanism mounted on the arm portion 30 includes four fixing members 33A and 33B fixed to the inner wall of the cylindrical arm side surface member 32 and the base portion 31 of the arm portion 30 along the longitudinal direction of the arm. Movement of the slide members 34A and 34B, the four slide members 34A and 34B attached so as to be slidable, the connecting rods 35A and 35B for connecting the fixing members 33A and 33B and the slide members 34A and 34B, respectively. And slide rods 36A and 36B serving as detection transmission members that slide in conjunction with each other.

４つの固定部材３３Ａ，３３Ｂは、円筒状のアーム側面部材３２の周方向位置が互いに９０度ずつずれた位置に配置されている。４つのスライド部材３４Ａ，３４Ｂは、それぞれ対応する固定部材３３Ａ，３３Ｂと対向する位置に配置されている。固定部材３３Ａ，３３Ｂと連結ロッド３５Ａ，３５Ｂとの間、及び、スライド部材３４Ａ，３４Ｂと連結ロッド３５Ａ，３５Ｂとの間は、いずれもボールジョイントを介して連結されている。   The four fixing members 33A and 33B are arranged at positions where the circumferential positions of the cylindrical arm side surface members 32 are shifted from each other by 90 degrees. The four slide members 34A and 34B are arranged at positions facing the corresponding fixing members 33A and 33B, respectively. The fixing members 33A, 33B and the connecting rods 35A, 35B and the slide members 34A, 34B and the connecting rods 35A, 35B are all connected via ball joints.

本実施形態においては、互いに対向する２つの固定部材３３Ａ、並びに、これに対応する２つのスライド部材３４Ａ、連結ロッド３５Ａ、スライドロッド３６Ａが１組となって、第１検知伝達機構が構成されている。また、互いに対向する２つの固定部材３３Ｂ、並びに、これに対応する２つのスライド部材３４Ｂ、連結ロッド３５Ｂ、スライドロッド３６Ｂが１組となって、第２検知伝達機構が構成されている。第１検知伝達機構は、２つの固定部材３３Ａが互いに対向する方向（図４中左右方向）に沿った方向の力成分を一定以上有する外力を検知して緩衝機構４０に伝達することができる。第２検知伝達機構は、２つの固定部材３３Ｂが互いに対向する方向（図４中紙面前後方向）に沿った方向の力成分を一定以上有する外力を検知して緩衝機構４０に伝達することができる。各検知伝達機構は、平行クランク機構のように機能する。   In the present embodiment, two fixing members 33A that face each other, and two slide members 34A, a connecting rod 35A, and a slide rod 36A that correspond to the fixing member 33A, constitute a set to constitute a first detection transmission mechanism. Yes. Further, the two detection members 33B facing each other, and the two slide members 34B, the connecting rod 35B, and the slide rod 36B corresponding to the two fixing members 33B constitute a pair to constitute a second detection transmission mechanism. The first detection transmission mechanism can detect and transmit an external force having a force component in a direction along the direction in which the two fixing members 33 </ b> A face each other (the left-right direction in FIG. 4) beyond a certain level. The second detection transmission mechanism can detect and transmit an external force having a force component in a direction along the direction in which the two fixing members 33B face each other (the front-rear direction in FIG. 4) to the buffer mechanism 40. . Each detection transmission mechanism functions like a parallel crank mechanism.

図４（ａ）に示す通常状態のアーム部３０において、移動中のアーム部３０のアーム側面部材３２が障害物や人間など（以下「障害物等」という。）に衝突したり、あるいは、移動中又は非移動中のアーム部３０のアーム側面部材３２に障害物等が衝突したりする場合がある。このような場合に、例えば図４中左右方向すなわち第１検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力が図４（ｂ）に示すようにアーム側面部材３２に加わると、アーム側面部材３２は、その外力の当該力成分を受け流す向き（図４中左向き）へ、アーム部３０の基部３１に対して相対的に例えば５［ｍｍ］程度変位する。この変位により、アーム側面部材３２に障害物等が衝突した時の瞬間的な衝撃が緩和される。   In the arm portion 30 in the normal state shown in FIG. 4A, the arm side member 32 of the moving arm portion 30 collides with an obstacle, a human being, etc. (hereinafter referred to as “obstacle etc.”) or moved. An obstacle or the like may collide with the arm side member 32 of the arm portion 30 that is moving or not moving. In such a case, for example, when an external force having a force component in the left-right direction in FIG. 4, that is, the detection direction of the first detection transmission mechanism, exceeds a certain level, 32 is displaced by about 5 mm, for example, relative to the base 31 of the arm 30 in a direction (leftward in FIG. 4) for receiving the force component of the external force. Due to this displacement, an instantaneous impact when an obstacle or the like collides with the arm side member 32 is alleviated.

また、この変位により、第１検知伝達機構における外力を受けた側の固定部材３３Ａ（図４中右側の固定部材３３Ａ）は基部３１に近づく。そして、この固定部材３３Ａに連結ロッド３５Ａを介して連結したスライド部材３４Ａは、スライドロッド３６Ａが設けられたアーム長手方向端部とは反対側の端部に向けてスライド移動する。一方、第１検知伝達機構における外力を受けた側とは反対側の固定部材３３Ａ（図４中左側の固定部材３３Ａ）は基部３１から離れる。そして、この固定部材３３Ａに連結ロッド３５Ａを介して連結したスライド部材３４Ａは、スライドロッド３６Ａが設けられたアーム長手方向端部に向けてスライド移動する。このスライド部材３４Ａのスライド移動により、スライドロッド３６Ａは、そのスライド部材３４Ａの端部に押されて、図４（ａ）に示す通常位置から図４中下向きすなわち緩衝機構４０に向けてスライド移動し、図４（ｂ）に示すように検知伝達位置に位置する。   Further, due to this displacement, the fixing member 33A on the side receiving the external force in the first detection transmission mechanism (the fixing member 33A on the right side in FIG. 4) approaches the base 31. The slide member 34A connected to the fixing member 33A via the connecting rod 35A slides toward the end opposite to the end in the arm longitudinal direction where the slide rod 36A is provided. On the other hand, the fixing member 33A on the opposite side to the side receiving the external force in the first detection transmission mechanism (the fixing member 33A on the left side in FIG. 4) is separated from the base 31. Then, the slide member 34A connected to the fixing member 33A via the connection rod 35A slides toward the end in the arm longitudinal direction where the slide rod 36A is provided. Due to the sliding movement of the sliding member 34A, the slide rod 36A is pushed by the end of the sliding member 34A and slides downward from the normal position shown in FIG. 4A toward the buffer mechanism 40 in FIG. As shown in FIG. 4B, it is located at the detection transmission position.

なお、図４中左側からアーム側面部材３２が外力を受けた場合には、第１検知伝達機構における外力を受けた側とは反対側の固定部材３３Ａ、すなわち、図４中右側の固定部材３３Ａが基部３１から離れる。そして、この固定部材３３Ａに連結ロッド３５Ａを介して連結したスライド部材３４Ａが、スライドロッド３６Ａ側のアーム長手方向端部に向けてスライド移動し、スライドロッド３６Ａが図４（ｂ）中の矢印の向き（図中下向き）へスライド移動する。したがって、図４中左右方向すなわち第１検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力がアーム側面部材３２に加わった場合、その向きが図中右向きの場合でも左向きの場合でも、スライドロッド３６Ａが図４（ｂ）中の矢印の向き（図中下向き）すなわち緩衝機構４０に向けてスライド移動する。   When the arm side member 32 receives an external force from the left side in FIG. 4, the fixing member 33A on the opposite side to the side receiving the external force in the first detection transmission mechanism, that is, the right fixing member 33A in FIG. Leaves the base 31. Then, the slide member 34A connected to the fixing member 33A via the connecting rod 35A slides toward the arm longitudinal direction end on the slide rod 36A side, and the slide rod 36A is shown by the arrow in FIG. Slide in the direction (downward in the figure). Therefore, when an external force having a force component in the left-right direction in FIG. 4, that is, the detection direction of the first detection transmission mechanism, is applied to the arm side surface member 32, the slide rod may be directed in the right direction or the left direction in the figure. 36A slides in the direction of the arrow in FIG. 4B (downward in the figure), that is, toward the buffer mechanism 40.

同様に、例えば図４中紙面前後方向すなわち第２検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力が図４中紙面手前側から奥側に向けてアーム側面部材３２に加わると、アーム側面部材３２は、その外力の当該力成分を受け流す向き（図４中紙面奥側）へ変位する。この変位により、第２検知伝達機構における外力を受けた側の固定部材３３Ｂ（図４中手前側の固定部材３３Ｂ）は基部３１に近づく。そして、この固定部材３３Ｂに連結ロッド３５Ｂを介して連結したスライド部材３４Ｂは、スライドロッド３６Ｂが設けられたアーム長手方向端部とは反対側の端部に向けてスライド移動する。一方、第２検知伝達機構における外力を受けた側とは反対側の固定部材３３Ｂ（図４中奥側の固定部材３３Ｂ）は基部３１から離れる。そして、この固定部材３３Ｂに連結ロッド３５Ｂを介して連結したスライド部材３４Ｂは、スライドロッド３６Ｂが設けられたアーム長手方向端部に向けてスライド移動する。このスライド部材３４Ｂのスライド移動により、スライドロッド３６Ｂはそのスライド部材３４Ｂの端部に押されて、通常位置から図４中下向きすなわち緩衝機構４０に向けてスライド移動し、検知伝達位置に位置する。図４中奥側からアーム側面部材３２が外力を受けた場合も同様である。   Similarly, for example, when an external force having a force component in the front-rear direction of the paper surface in FIG. 4, that is, the detection direction of the second detection transmission mechanism, exceeds a certain level, The member 32 is displaced in a direction to flow the force component of the external force (the back side in FIG. 4). Due to this displacement, the fixing member 33B on the side receiving the external force in the second detection transmission mechanism (the fixing member 33B on the near side in FIG. 4) approaches the base 31. Then, the slide member 34B connected to the fixing member 33B via the connecting rod 35B slides toward the end opposite to the end in the arm longitudinal direction where the slide rod 36B is provided. On the other hand, the fixing member 33B on the opposite side to the side receiving the external force in the second detection transmission mechanism (the fixing member 33B on the back side in FIG. 4) is separated from the base 31. Then, the slide member 34B connected to the fixing member 33B via the connecting rod 35B slides toward the end in the arm longitudinal direction where the slide rod 36B is provided. As the slide member 34B slides, the slide rod 36B is pushed by the end of the slide member 34B, slides downward from the normal position in FIG. 4, that is, toward the buffer mechanism 40, and is positioned at the detection transmission position. The same applies to the case where the arm side member 32 receives an external force from the back side in FIG.

本実施形態においては、各固定部材３３Ａ，３３Ｂと各スライド部材３４Ａ，３４Ｂとの間がボールジョイントを有する連結ロッド３５Ａ，３５Ｂによって連結されているので、第１検知伝達機構の固定部材３３Ａと、第２検知伝達機構の固定部材３３Ｂとを、独立して変位させることができる。よって、本実施形態においては、第１検知伝達機構の検知方向の外力と、第２検知伝達機構の検知方向の外力とを、区別して検知することができる。   In this embodiment, since each fixing member 33A, 33B and each slide member 34A, 34B are connected by connecting rods 35A, 35B having ball joints, the fixing member 33A of the first detection transmission mechanism, The fixing member 33B of the second detection transmission mechanism can be displaced independently. Therefore, in the present embodiment, the external force in the detection direction of the first detection transmission mechanism and the external force in the detection direction of the second detection transmission mechanism can be distinguished and detected.

第１検知伝達機構の検知方向の力成分と第２検知伝達機構の検知方向の力成分とをそれぞれ一定以上有する外力がアーム側面部材３２に加わった場合には、いずれの検知伝達機構も動作して、２つのスライドロッド３６Ａ，３６Ｂが緩衝機構４０に向けてスライド移動することになる。したがって、本実施形態においては、円筒状のアーム側面部材３２の周方向いずれの方向から外力を受けた場合でも、その外力を受け流す向きへアーム側面部材３２が変位し、スライドロッド３６Ａ，３６Ｂを介して緩衝機構４０に外力の検知を伝達することができる。   When an external force having a certain amount or more of the force component in the detection direction of the first detection transmission mechanism and the force component in the detection direction of the second detection transmission mechanism is applied to the arm side surface member 32, both detection transmission mechanisms operate. Thus, the two slide rods 36 </ b> A and 36 </ b> B slide toward the buffer mechanism 40. Therefore, in the present embodiment, even when an external force is received from any of the circumferential directions of the cylindrical arm side member 32, the arm side member 32 is displaced in a direction to receive the external force, and the slide side 36A, 36B is interposed. Thus, detection of external force can be transmitted to the buffer mechanism 40.

次に、第１検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部３０のアーム側面部材３２に加わった場合について、緩衝機構の構成及び動作について説明する。
図５（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態における緩衝機構４０の構成及び動作を示す断面図である。
本実施形態の緩衝機構４０は、外輪部材（連結部）４２と、その内部で外輪部材４２に対して相対回転可能な内輪部材（被連結部）４３とを備えている。内輪部材４３には、その回転中心軸を貫通するように固定軸４６が固定されており、この固定軸４６の両端は、図１に示すように、関節機構２０における上関節部２２の側板２４に固定されている。外輪部材４２の外壁には、図３及び図５に示すように、アーム部３０の基部３１を固定するための２本の固定部材４１が形成されている。この２本の固定部材４１を介してアーム部３０が外輪部材４２に固定される。 Next, the configuration and operation of the buffer mechanism will be described in the case where an external force having a certain amount of force component in the detection direction of the first detection transmission mechanism is applied to the arm side member 32 of the arm unit 30.
5A and 5B are cross-sectional views showing the configuration and operation of the buffer mechanism 40 in the present embodiment.
The buffer mechanism 40 of this embodiment includes an outer ring member (connecting portion) 42 and an inner ring member (connected portion) 43 that can rotate relative to the outer ring member 42 therein. A fixed shaft 46 is fixed to the inner ring member 43 so as to penetrate the rotation center axis thereof, and both ends of the fixed shaft 46 are connected to the side plate 24 of the upper joint portion 22 in the joint mechanism 20 as shown in FIG. It is fixed to. As shown in FIGS. 3 and 5, two fixing members 41 for fixing the base portion 31 of the arm portion 30 are formed on the outer wall of the outer ring member 42. The arm portion 30 is fixed to the outer ring member 42 through the two fixing members 41.

内輪部材４３には、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、圧縮バネ４５Ａによって径方向外側に付勢された動力伝達解除手段としてのインナースライダー４４Ａが内蔵されている。アーム部３０のアーム側面部材３２に障害物等が衝突していない通常状態では、図５（ａ）に示すように、圧縮バネ４５Ａの付勢力によって径方向外側に付勢されたインナースライダー４４Ａの先端部分は、内輪部材４３の周縁部よりも径方向外方へ突出した状態になる。この状態において、このインナースライダー４４Ａの先端部分は、外輪部材４２上の周縁部の一部に設けられたスライダー挿入凹部４２ａを貫通する。このインナースライダー４４Ａの先端部は、通常位置に位置するスライドロッド３６Ａの先端部に当接し、この状態でインナースライダー４４Ａの位置（突出位置）が保持される。よって、通常状態においては、インナースライダー４４Ａによって内輪部材４３と外輪部材４２との固定軸４６回りの相対回転が禁止された状態となり、内輪部材４３と外輪部材４２とが一体となる。内輪部材４３は、関節機構２０における上関節部２２の側板２４に固定されているので、外輪部材４２に固定されたアーム部３０は、関節機構２０における上関節部２２及び下関節部２１の駆動に伴って移動することができる。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the inner ring member 43 includes an inner slider 44 </ b> A as a power transmission release unit that is urged radially outward by a compression spring 45 </ b> A. In a normal state where no obstacle or the like collides with the arm side member 32 of the arm portion 30, as shown in FIG. 5A, the inner slider 44A urged radially outward by the urging force of the compression spring 45A. The distal end portion protrudes radially outward from the peripheral edge of the inner ring member 43. In this state, the tip end portion of the inner slider 44A passes through a slider insertion recess 42a provided at a part of the peripheral edge on the outer ring member 42. The tip of the inner slider 44A abuts on the tip of the slide rod 36A located at the normal position, and the position (projecting position) of the inner slider 44A is held in this state. Therefore, in the normal state, the inner slider 44A prohibits the relative rotation of the inner ring member 43 and the outer ring member 42 about the fixed shaft 46, and the inner ring member 43 and the outer ring member 42 are integrated. Since the inner ring member 43 is fixed to the side plate 24 of the upper joint part 22 in the joint mechanism 20, the arm part 30 fixed to the outer ring member 42 drives the upper joint part 22 and the lower joint part 21 in the joint mechanism 20. It can move with.

一方、図５（ａ）に示す通常状態において、第１検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部３０のアーム側面部材３２に加わり、通常位置に位置していたスライドロッド３６Ａが検知伝達位置へスライド移動した場合、突出位置に位置しているインナースライダー４４Ａは、スライドロッド３６Ａに押されて、図５（ｂ）に示すように、その先端部が内輪部材４３の周縁部の内側まで引っ込んだ引込位置までスライド移動する。このようにしてインナースライダー４４Ａが図５（ｂ）に示す引込位置まで移動すると、内輪部材４３と外輪部材４２との相対回転を禁止した動力伝達状態が解除された動力伝達解除状態となる。よって、外輪部材４２は、内輪部材４３に対して固定軸４６回りの相対回転が自在になる。   On the other hand, in the normal state shown in FIG. 5 (a), an external force having a force component in the detection direction of the first detection transmission mechanism exceeding a certain level is applied to the arm side member 32 of the arm portion 30, and the slide rod is located at the normal position. When 36A slides to the detection transmission position, the inner slider 44A located at the projecting position is pushed by the slide rod 36A, and the tip thereof is the periphery of the inner ring member 43 as shown in FIG. Slide to the retracted position where it is retracted to the inside. When the inner slider 44A moves to the retracted position shown in FIG. 5B in this way, the power transmission cancel state in which the power transmission state in which the relative rotation between the inner ring member 43 and the outer ring member 42 is prohibited is released. Therefore, the outer ring member 42 can freely rotate around the fixed shaft 46 with respect to the inner ring member 43.

したがって、本実施形態においては、第１検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部３０のアーム側面部材３２に加わった場合、第１検知伝達機構のスライドロッド３６Ａがスライド移動して、内輪部材４３と外輪部材４２との固定軸４６回りの相対回転を禁止した状態が解除される。その結果、外輪部材４２に固定されたアーム部３０は、内輪部材４３の拘束を離れて固定軸４６を中心とした回転方向に回転自在な状態になる。すなわち、外輪部材４２に固定されたアーム部３０は、アーム側面部材３２に加わった外力の当該力成分を受け流す向きへ回動自在となり、この外力の緩衝機能が発揮される。   Therefore, in the present embodiment, when an external force having a force component in the detection direction of the first detection transmission mechanism exceeding a certain value is applied to the arm side member 32 of the arm portion 30, the slide rod 36A of the first detection transmission mechanism slides. Then, the state where the relative rotation of the inner ring member 43 and the outer ring member 42 around the fixed shaft 46 is prohibited is released. As a result, the arm portion 30 fixed to the outer ring member 42 is released from the restraint of the inner ring member 43 and becomes rotatable in the rotation direction around the fixed shaft 46. That is, the arm portion 30 fixed to the outer ring member 42 is rotatable in a direction to flow the force component of the external force applied to the arm side surface member 32, and this external force buffering function is exhibited.

次に、第２検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部３０のアーム側面部材３２に加わった場合について、緩衝機構の構成及び動作について説明する。
図６は、本実施形態における緩衝機構４０の分解斜視図である。
本実施形態において、内輪部材４３と外輪部材４２とが相対移動できる方向は、第１検知伝達機構の検知方向の力成分を受け流すことができる固定軸４６回りの相対回転方向と、第２検知伝達機構の検知方向の力成分を受け流すことができる固定軸４６と直交する軸（アーム長手方向とも直交する軸。以下「第２相対回転軸Ｃ」という。）を中心とした相対回転方向の２つである。 Next, the configuration and operation of the buffer mechanism will be described in the case where an external force having a certain amount or more of the force component in the detection direction of the second detection transmission mechanism is applied to the arm side member 32 of the arm portion 30.
FIG. 6 is an exploded perspective view of the buffer mechanism 40 in the present embodiment.
In the present embodiment, the direction in which the inner ring member 43 and the outer ring member 42 can move relative to each other is the relative rotation direction around the fixed shaft 46 that can flow the force component in the detection direction of the first detection transmission mechanism, and the second detection transmission. Two of the relative rotational directions centered on an axis orthogonal to the fixed shaft 46 (which is also orthogonal to the arm longitudinal direction; hereinafter referred to as “second relative rotational axis C”) that can flow the force component in the detection direction of the mechanism. It is.

本実施形態では、この２つの方向への相対回転を単一の連結部で実現するため、図６に示すように、固定軸４６に対する内輪部材４３の周面が球面状である太鼓型形状の内輪部材４３を用い、これを覆うように配置される外輪部材４２の内壁面も内輪部材４３の周面形状に合わせて球面状としている。   In the present embodiment, in order to realize the relative rotation in the two directions with a single connecting portion, as shown in FIG. 6, the inner ring member 43 has a drum-shaped peripheral surface with respect to the fixed shaft 46. The inner ring member 43 is used, and the inner wall surface of the outer ring member 42 disposed so as to cover the inner ring member 43 is also spherical in accordance with the peripheral surface shape of the inner ring member 43.

また、本実施形態では、この２つの方向への相対回転を単一の連結部で実現するため、第１検知伝達機構のスライドロッド３６Ａを介して外力の検知が伝達されたときに内輪部材４３と外輪部材４２との固定軸４６回りの相対回転を第２検知伝達機構のスライドロッド３６Ｂやインナースライダー４４Ｂが妨げないように、図６に示すように、インナースライダー４４Ｂの先端部分が貫通する外輪部材４２上のスライダー挿入凹部４２ｂが固定軸４６の周方向に延びている。   Further, in this embodiment, in order to realize the relative rotation in the two directions with a single connecting portion, the inner ring member 43 is detected when the detection of the external force is transmitted through the slide rod 36A of the first detection transmission mechanism. As shown in FIG. 6, the outer ring through which the tip end portion of the inner slider 44B penetrates so that the slide rod 36B and the inner slider 44B of the second detection transmission mechanism do not hinder the relative rotation of the outer ring member 42 around the fixed shaft 46. A slider insertion recess 42 b on the member 42 extends in the circumferential direction of the fixed shaft 46.

同様に、第２検知伝達機構のスライドロッド３６Ｂを介して外力の検知が伝達されたときに内輪部材４３と外輪部材４２との第２相対回転軸Ｃ回りの相対回転を第１検知伝達機構のスライドロッド３６Ａやインナースライダー４４Ａが妨げないように、図６に示すように、インナースライダー４４Ａの先端部分が貫通する外輪部材４２上のスライダー挿入凹部４２ａが第２相対回転軸Ｃの周方向に延びている。また、内輪部材４３に固定された固定軸４６は、固定軸４６の軸方向における外輪部材４２の両端部板４２ｃに設けられた貫通孔４２ｄを貫通して、図１に示すように、関節機構２０における上関節部２２の側板２４に固定されている。よって、内輪部材４３と外輪部材４２とが第２相対回転軸Ｃ回りに相対回転する場合に、この固定軸４６が妨げにならないように、両端部板４２ｃの貫通孔４２ｄを第２相対回転軸Ｃの周方向へ長尺に形成してある。   Similarly, when the detection of the external force is transmitted via the slide rod 36B of the second detection transmission mechanism, the relative rotation around the second relative rotation axis C between the inner ring member 43 and the outer ring member 42 is caused by the first detection transmission mechanism. As shown in FIG. 6, a slider insertion recess 42a on the outer ring member 42 through which the tip of the inner slider 44A penetrates extends in the circumferential direction of the second relative rotation axis C so that the slide rod 36A and the inner slider 44A do not interfere. ing. Further, the fixed shaft 46 fixed to the inner ring member 43 passes through the through holes 42d provided in both end plates 42c of the outer ring member 42 in the axial direction of the fixed shaft 46, and as shown in FIG. 20 is fixed to the side plate 24 of the upper joint portion 22. Therefore, when the inner ring member 43 and the outer ring member 42 rotate relative to each other around the second relative rotation axis C, the through holes 42d of the both end plates 42c are made to be the second relative rotation axis so that the fixed shaft 46 does not hinder. It is long in the circumferential direction of C.

図７は、本実施形態における内輪部材４３の分解斜視図である。
インナースライダー４４Ａ，４４Ｂは、図示しない圧縮バネを介して内輪主軸部材４３ａに取り付けられている。本実施形態では、内輪部材４３が外輪部材４２に対して滑らかに相対回転できるように、内輪部材４３の周面部材４３ｂの外表面に、複数のボールベアー４３ｃが組み込まれている。 FIG. 7 is an exploded perspective view of the inner ring member 43 in the present embodiment.
The inner sliders 44A and 44B are attached to the inner ring main shaft member 43a via a compression spring (not shown). In the present embodiment, a plurality of ball bears 43 c are incorporated on the outer surface of the peripheral surface member 43 b of the inner ring member 43 so that the inner ring member 43 can smoothly rotate relative to the outer ring member 42.

内輪部材４３の内部には、４つのダンパーばね４３ｄが設けられている。ダンパーばね４３ｄのダンパー軸部４３ｅは、固定軸４６の軸方向における内輪部材４３の両端部板４３ｆに設けられた貫通孔を介して、固定軸４６の軸方向に沿って内輪部材４３の外部へ突出している。このダンパーばね４３ｄは、アーム部３０に加えられた外力により内輪部材４３と外輪部材４２とが相対回転自在になって、当該外力により内輪部材４３に対して外輪部材４２が相対回転した際の回転力を吸収する機能を果たす。特に、本実施形態のダンパーばね３２ｄは、骨ばねで外からの荷重を支え、ばねを覆っている粘弾性体で振動を吸収するようになっているため、高い緩衝機能を実現できる。また、このダンパーばね４３ｄは、アーム部３０に加わっていた外力が無くなったときに、内輪部材４３に対して相対回転した外輪部材４２を逆回転させて、再び、緩衝機構４０及びアーム部３０のアーム側面部材３２を通常状態に戻す機能を果たす。   Four damper springs 43 d are provided inside the inner ring member 43. The damper shaft portion 43e of the damper spring 43d extends to the outside of the inner ring member 43 along the axial direction of the fixed shaft 46 through through holes provided in both end plates 43f of the inner ring member 43 in the axial direction of the fixed shaft 46. It protrudes. The damper spring 43d is rotated when the inner ring member 43 and the outer ring member 42 are rotatable relative to each other by the external force applied to the arm portion 30 and the outer ring member 42 is rotated relative to the inner ring member 43 by the external force. It plays a function of absorbing power. In particular, the damper spring 32d of the present embodiment supports a load from the outside with a bone spring and absorbs vibration with a viscoelastic body covering the spring, so that a high buffering function can be realized. The damper spring 43d reversely rotates the outer ring member 42 rotated relative to the inner ring member 43 when the external force applied to the arm part 30 is lost, and again, the damper mechanism 43 and the arm part 30 It functions to return the arm side member 32 to the normal state.

図８（ａ）及び（ｂ）は、第１検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部３０に加わったときのダンパーばね４３ｄの動作を説明するための説明図である。
図８（ａ）に示す通常状態において、第１検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部３０に加わった場合、図８（ｂ）に示すように、例えば外輪部材４２が内輪部材４３に対して固定軸４６回りに図中矢印の向きへ相対回転する。外輪部材４２の両端部板４２ｃの内壁面には、突起部４２ｅが設けられている。外輪部材４２が内輪部材４３に対して固定軸４６回りに相対回転すると、その相対回転方向の先頭側に面する突起部４２ｅの傾斜面が内輪部材４３のダンパー軸部４３ｅに当接する。内輪部材４３に対する外輪部材４２の相対回転が進むにつれて、外輪部材４２の突起部４２ｅの傾斜面に沿って内輪部材４３のダンパー軸部４３ｅが押し込まれていく。その結果、そのダンパー軸部４３ｅのダンパーばね３２ｄの粘弾性体の作用で、衝撃が吸収される。 FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams for explaining the operation of the damper spring 43d when an external force having a force component in the detection direction of the first detection transmission mechanism that exceeds a certain level is applied to the arm portion 30. FIG. .
In the normal state shown in FIG. 8A, when an external force having a force component in the detection direction of the first detection transmission mechanism exceeds a certain level is applied to the arm portion 30, for example, as shown in FIG. Rotates relative to the inner ring member 43 around the fixed shaft 46 in the direction of the arrow in the figure. Protrusions 42e are provided on the inner wall surfaces of both end plates 42c of the outer ring member 42. When the outer ring member 42 rotates relative to the inner ring member 43 around the fixed shaft 46, the inclined surface of the protrusion 42e facing the leading side in the relative rotation direction comes into contact with the damper shaft portion 43e of the inner ring member 43. As the relative rotation of the outer ring member 42 with respect to the inner ring member 43 proceeds, the damper shaft 43e of the inner ring member 43 is pushed in along the inclined surface of the protrusion 42e of the outer ring member 42. As a result, the impact is absorbed by the action of the viscoelastic body of the damper spring 32d of the damper shaft portion 43e.

更に、ダンパーばね３２ｄは、ダンパー軸部４３ｅの押し込み量に応じて、その押し込みを戻そうとする抗力を発揮する。この抗力は、内輪部材４３に対する外輪部材４２の相対回転を戻そうとする力となるので、アーム部３０に加わっている外力を押し戻す力が発揮される。その結果、アーム部３０に加わっていた外力が無くなったとき、内輪部材４３に対して相対回転した外輪部材４２が逆回転する。そして、内輪部材４３のインナースライダー４４Ａが外輪部材４２のスライダー挿入凹部４２ａと対向する位置まで逆回転すると、圧縮バネ４５Ａの付勢力によりインナースライダー４４Ａがスライダー挿入凹部４２ａに挿入され、緩衝機構４０は内輪部材４３と外輪部材４２との固定軸４６回りの相対回転が禁止された通常状態（動力伝達状態）に戻る。また、インナースライダー４４Ａがスライダー挿入凹部４２ａに挿入されることで、アーム部３０のスライドロッド３６Ａも検知伝達位置から通常位置まで押し戻される。これにより、スライド部材３４Ａがスライド移動し、これに連動して固定部材３３Ａがアーム側面方向へ変位し、アーム側面部材３２は外力を受ける前（変位前）の通常状態に戻る。   Furthermore, the damper spring 32d exhibits a drag force that attempts to return the pushing according to the pushing amount of the damper shaft portion 43e. This drag force is a force for returning the relative rotation of the outer ring member 42 with respect to the inner ring member 43, so that a force for pushing back the external force applied to the arm portion 30 is exhibited. As a result, when the external force applied to the arm portion 30 disappears, the outer ring member 42 that rotates relative to the inner ring member 43 rotates in the reverse direction. When the inner slider 44A of the inner ring member 43 rotates reversely to a position facing the slider insertion recess 42a of the outer ring member 42, the inner slider 44A is inserted into the slider insertion recess 42a by the urging force of the compression spring 45A, and the buffer mechanism 40 The state returns to the normal state (power transmission state) in which the relative rotation of the inner ring member 43 and the outer ring member 42 around the fixed shaft 46 is prohibited. Further, when the inner slider 44A is inserted into the slider insertion recess 42a, the slide rod 36A of the arm unit 30 is also pushed back from the detection transmission position to the normal position. As a result, the slide member 34A slides, and in conjunction with this, the fixing member 33A is displaced in the arm side surface direction, and the arm side member 32 returns to the normal state before receiving external force (before displacement).

図９（ａ）及び（ｂ）は、第２検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部３０に加わったときのダンパーばね４３ｄの動作を説明するための説明図である。
図９（ａ）に示す通常状態において、第２検知伝達機構の検知方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部３０に加わった場合、図９（ｂ）に示すように、例えば外輪部材４２が内輪部材４３に対して第２相対回転軸Ｃ回りに図中矢印の向きへ相対回転する。外輪部材４２が内輪部材４３に対して第２相対回転軸Ｃ回りに相対回転すると、その相対回転方向の先頭側に面する突起部４２ｅの傾斜面が内輪部材４３のダンパー軸部４３ｅに当接する。内輪部材４３に対する外輪部材４２の相対回転が進むにつれて、外輪部材４２の突起部４２ｅの傾斜面に沿って内輪部材４３のダンパー軸部４３ｅが押し込まれていく。その結果、そのダンパー軸部４３ｅのダンパーばね３２ｄの粘弾性体の作用で、衝撃が吸収される。 FIGS. 9A and 9B are explanatory diagrams for explaining the operation of the damper spring 43d when an external force having a force component in the detection direction of the second detection transmission mechanism that exceeds a certain level is applied to the arm portion 30. FIG. .
In the normal state shown in FIG. 9A, when an external force having a force component in the detection direction of the second detection transmission mechanism exceeds a certain level is applied to the arm portion 30, for example, as shown in FIG. Rotates relative to the inner ring member 43 around the second relative rotation axis C in the direction of the arrow in the figure. When the outer ring member 42 rotates relative to the inner ring member 43 about the second relative rotation axis C, the inclined surface of the protrusion 42e facing the leading side in the relative rotation direction contacts the damper shaft 43e of the inner ring member 43. . As the relative rotation of the outer ring member 42 with respect to the inner ring member 43 proceeds, the damper shaft 43e of the inner ring member 43 is pushed in along the inclined surface of the protrusion 42e of the outer ring member 42. As a result, the impact is absorbed by the action of the viscoelastic body of the damper spring 32d of the damper shaft portion 43e.

更に、ダンパーばね３２ｄは、ダンパー軸部４３ｅの押し込み量に応じて、その押し込みを戻そうとする抗力を発揮する。この抗力は、内輪部材４３に対する外輪部材４２の相対回転を戻そうとする力となるので、アーム部３０に加わっている外力を押し戻す力が発揮される。その結果、アーム部３０に加わっていた外力が無くなったとき、内輪部材４３に対して相対回転した外輪部材４２が逆回転する。そして、内輪部材４３のインナースライダー４４Ｂが外輪部材４２のスライダー挿入凹部４２ｂと対向する位置まで逆回転すると、圧縮バネ４５Ｂの付勢力によりインナースライダー４４Ｂがスライダー挿入凹部４２ｂに挿入され、緩衝機構４０は内輪部材４３と外輪部材４２との第２相対回転軸Ｃ回りの相対回転が禁止された通常状態に戻る。また、インナースライダー４４Ｂがスライダー挿入凹部４２ｂに挿入されることで、アーム部３０のスライドロッド３６Ｂも検知伝達位置から通常位置まで押し戻される。これにより、スライド部材３４Ｂがスライド移動し、これに連動して固定部材３３Ｂがアーム側面方向へ変位し、アーム側面部材３２は外力を受ける前（変位前）の通常状態に戻る。   Furthermore, the damper spring 32d exhibits a drag force that attempts to return the pushing according to the pushing amount of the damper shaft portion 43e. This drag force is a force for returning the relative rotation of the outer ring member 42 with respect to the inner ring member 43, so that a force for pushing back the external force applied to the arm portion 30 is exhibited. As a result, when the external force applied to the arm portion 30 disappears, the outer ring member 42 that rotates relative to the inner ring member 43 rotates in the reverse direction. When the inner slider 44B of the inner ring member 43 rotates backward to a position facing the slider insertion recess 42b of the outer ring member 42, the inner slider 44B is inserted into the slider insertion recess 42b by the urging force of the compression spring 45B, and the buffer mechanism 40 The state returns to the normal state in which the relative rotation around the second relative rotation axis C between the inner ring member 43 and the outer ring member 42 is prohibited. Further, by inserting the inner slider 44B into the slider insertion recess 42b, the slide rod 36B of the arm unit 30 is also pushed back from the detection transmission position to the normal position. As a result, the slide member 34B slides, and in conjunction with this, the fixing member 33B is displaced in the arm side surface direction, and the arm side member 32 returns to the normal state before receiving external force (before displacement).

〔変形例〕
次に、前記実施形態におけるロボットアームの一変形例について説明する。
本変形例におけるロボットアームは、外力検知伝達機構として、外力を受けることで変形可能な柔軟性を有する流体封入部材を利用したものを採用している。また、本変形例では、緩衝機構の構成も前記実施形態のものとは異なっている。詳しくは、前記実施形態では、外輪部材４２と内輪部材４３とが、固定軸４６回りの相対回転と、第２相対回転軸Ｃ回りの相対回転という２方向についての相対移動によって、アーム部３０に対する第１検知伝達機構の検知方向と第２検知伝達機構の検知方向という２つの緩衝方向について一定以上の力成分をもつ外力を緩衝できるものであった。これに対し、本変形例における緩衝方向は１つだけである。以下の説明では、前記実施形態と同様の構成及び動作については説明を省略する。 [Modification]
Next, a modification of the robot arm in the embodiment will be described.
The robot arm in this modification employs a fluid sealing member that has a flexibility that can be deformed by receiving an external force as an external force detection transmission mechanism. Moreover, in this modification, the structure of the buffer mechanism is also different from that of the above embodiment. Specifically, in the above-described embodiment, the outer ring member 42 and the inner ring member 43 are moved relative to the arm unit 30 by relative movement in two directions, that is, relative rotation about the fixed shaft 46 and relative rotation about the second relative rotation axis C. An external force having a force component of a certain level or more in two buffering directions of the detection direction of the first detection transmission mechanism and the detection direction of the second detection transmission mechanism can be buffered. On the other hand, there is only one buffering direction in this modification. In the following description, description of the same configuration and operation as in the above embodiment will be omitted.

図１０は、本変形例のロボットアームにおける関節機構１２０及びアーム部１３０の部分拡大図である。
このロボットアームのアーム部１３０は、アーム長手方向に延びる基部１３１と、この基部１３１の周面を覆うように設けられた空気袋（流体封入部材）１３２によって構成されたアーム側面部材とから構成されている。基部１３１におけるアーム先端側の端部には、前記実施形態の場合と同様、などの物体取扱部等が、本ロボットアームの用途に応じて適宜取り付けられる。一方、基部１３１におけるアーム先端側端部とは反対側の端部（関節機構側端部）は、関節機構１２０のアーム支持部材１２４に固定されている。 FIG. 10 is a partially enlarged view of the joint mechanism 120 and the arm unit 130 in the robot arm of this modification.
The arm portion 130 of the robot arm includes a base portion 131 that extends in the longitudinal direction of the arm, and an arm side surface member that is configured by an air bag (fluid sealing member) 132 provided so as to cover the peripheral surface of the base portion 131. ing. As in the case of the above-described embodiment, an object handling unit or the like is appropriately attached to the end of the base 131 on the arm distal end side according to the use of the robot arm. On the other hand, the end (joint mechanism side end) of the base 131 opposite to the arm tip side end is fixed to the arm support member 124 of the joint mechanism 120.

図１１（ａ）及び（ｂ）は、本変形例における外力検知伝達機構の構成及び動作を示す説明図である。
アーム部１３０に搭載された外力検知伝達機構は、外力を受けることで変形可能な柔軟性を有する空気袋（流体封入部材）１３２が基部１３１の周面を覆うように設けられている。基部１３１のアーム先端側端部には、空気袋１３２が基部１３１に沿ってアーム先端側へ移動しないように固定プレート１３３が設けられている。また、基部１３１における関節機構側端部には、基部１３１に対して相対的にスライド移動可能な可動プレート１３４が設けられている。この可動プレート１３４の外面側には、可動プレート１３４の動きに連動してスライド移動する検知伝達部材としてのスライドラック１３６が当接している。 FIGS. 11A and 11B are explanatory views showing the configuration and operation of the external force detection transmission mechanism in this modification.
The external force detection and transmission mechanism mounted on the arm unit 130 is provided so that an air bag (fluid sealing member) 132 having flexibility that can be deformed by receiving an external force covers the peripheral surface of the base 131. A fixing plate 133 is provided at the arm tip side end of the base 131 so that the air bag 132 does not move along the base 131 to the arm tip side. A movable plate 134 that is slidable relative to the base 131 is provided at the joint mechanism side end of the base 131. A slide rack 136 as a detection transmission member that slides in conjunction with the movement of the movable plate 134 abuts on the outer surface side of the movable plate 134.

図１１（ａ）に示す通常状態のアーム部１３０において、移動中のアーム部１３０の空気袋１３２が障害物等に衝突したり、あるいは、移動中又は非移動中のアーム部１３０の空気袋１３２に障害物等が衝突したりする場合がある。このような場合に、アーム側面方向の力成分を一定以上有する外力が図１１（ｂ）に示すように空気袋１３２に加わると、その外力を受けた空気袋１３２の箇所が圧縮変形する。この圧縮変形により、空気袋１３２に障害物等が衝突した時の瞬間的な衝撃が緩和される。   In the arm part 130 in the normal state shown in FIG. 11A, the air bag 132 of the moving arm part 130 collides with an obstacle or the like, or the air bag 132 of the arm part 130 that is moving or not moving. Obstacles may collide. In such a case, when an external force having a force component in the arm side surface direction exceeds a certain level is applied to the air bag 132 as shown in FIG. 11B, the portion of the air bag 132 that receives the external force is compressed and deformed. Due to this compression deformation, an instantaneous impact when an obstacle or the like collides with the air bag 132 is alleviated.

また、外力を受けた箇所が圧縮変形により、空気袋１３２内の空気が移動して、空気袋１３２がアーム長手方向に伸びるように変形する。これにより、図１１（ｂ）に示すように、空気袋１３２の関節機構側端部に設けられた可動プレート１３４が基部１３１に対して相対的にスライド移動する。そして、スライド移動する可動プレート１３４に押されて、スライドラック１３６が、図１１（ａ）に示す通常位置から図１１中下向きすなわち関節機構１２０に向けてスライド移動し、図１１（ｂ）に示すように検知伝達位置に位置する。   Further, the portion receiving the external force is deformed so that the air in the air bag 132 moves due to compression deformation, and the air bag 132 extends in the arm longitudinal direction. As a result, as shown in FIG. 11B, the movable plate 134 provided at the joint mechanism side end of the air bladder 132 slides relative to the base 131. Then, the slide rack 136 is pushed by the sliding movable plate 134 and slides downward from the normal position shown in FIG. 11A toward the joint mechanism 120 in FIG. 11, and shown in FIG. 11B. As shown in FIG.

本変形例では、アーム側面方向からの力成分を一定以上有する外力がアーム周方向のいずれの向きからアーム部１３０に加わった場合でも、これを検知して関節機構１２０へ伝達することができる。   In this modified example, even when an external force having a certain force component from the arm side surface direction is applied to the arm unit 130 from any direction in the arm circumferential direction, this can be detected and transmitted to the joint mechanism 120.

図１２は、本変形例における関節機構１２０の構成を示す斜視図である。
本変形例の関節機構１２０は、一自由度を有する１つの関節部によって一自由度を実現している。この関節機構１２０は、台車に取り付けられたり、他の関節機構に取り付けられたりするなど、本ロボットアームの用途に応じた構造物に適宜取り付けられる固定フレーム１２１を備えている。この固定フレーム１２１は、アーム支持部材１２４の回動軸１２３を回動自在に支持している。この回動軸１２３上には、駆動入力プーリ１２５が固定されており、この駆動入力プーリ１２５には、図示しない駆動モータのモータ軸に設けられたプーリに掛け回された図示しないタイミングベルトが巻き付けられる。また、アーム支持部材１２４の回動軸１２３は、ハーモニックドライブ（登録商標）等の減速機構１２６の入力軸に取り付けられており、この減速機構１２６の出力軸には被連結部としての駆動ギヤ１２７が取り付けられている。よって、駆動モータが駆動すると、タイミングベルトを介して駆動入力プーリ１２５に入力される回転駆動力により、アーム支持部材１２４の回動軸１２３が回転し、減速機構１２６を介しては駆動ギヤ１２７が回転する。 FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of the joint mechanism 120 in the present modification.
The joint mechanism 120 of this modification realizes one degree of freedom by one joint part having one degree of freedom. The joint mechanism 120 includes a fixed frame 121 that is appropriately attached to a structure according to the use of the robot arm, such as attached to a carriage or attached to another joint mechanism. The fixed frame 121 rotatably supports the rotation shaft 123 of the arm support member 124. A drive input pulley 125 is fixed on the rotating shaft 123, and a timing belt (not shown) wound around a pulley provided on a motor shaft (not shown) is wound around the drive input pulley 125. It is done. The rotation shaft 123 of the arm support member 124 is attached to an input shaft of a speed reduction mechanism 126 such as a harmonic drive (registered trademark), and a drive gear 127 as a connected portion is connected to the output shaft of the speed reduction mechanism 126. Is attached. Therefore, when the drive motor is driven, the rotation shaft 123 of the arm support member 124 is rotated by the rotational driving force input to the drive input pulley 125 via the timing belt, and the drive gear 127 is rotated via the speed reduction mechanism 126. Rotate.

スライドラック１３６が図１１（ａ）に示した通常位置に位置する通常状態においては、スライドラック１３６の図中下側の端部に設けられた連結部としてのラック部１３６ａが駆動ギヤ１２７に噛み合うように構成されている。スライドラック１３６は、アーム支持部材１２４に対し、駆動ギヤ１２７の回転方向に対して相対移動が規制されている。よって、駆動ギヤ１２７が回転すると、この回転に伴ってラック部１３６ａが駆動ギヤ１２７の軸回りを周回する方向へ移動する。これにより、スライドラック１３６はアーム支持部材１２４の回動軸１２３回りを回動し、このスライドラック１３６の回動に伴ってアーム支持部材１２４が回動軸１２３回りを回動する。したがって、本変形例においては、駆動モータを回転駆動させることにより、アーム支持部材１２４に取り付けられたアーム部１３０を、回動軸１２３を回転中心にして回動させることができる。   In the normal state in which the slide rack 136 is located at the normal position shown in FIG. 11A, a rack portion 136a as a connecting portion provided at the lower end of the slide rack 136 in the drawing meshes with the drive gear 127. It is configured as follows. The relative movement of the slide rack 136 with respect to the rotation direction of the drive gear 127 is restricted with respect to the arm support member 124. Therefore, when the drive gear 127 rotates, the rack portion 136a moves in a direction of circling around the axis of the drive gear 127 along with this rotation. As a result, the slide rack 136 rotates about the rotation shaft 123 of the arm support member 124, and the arm support member 124 rotates about the rotation shaft 123 as the slide rack 136 rotates. Therefore, in the present modification, the arm portion 130 attached to the arm support member 124 can be rotated about the rotation shaft 123 by rotating the drive motor.

図１３（ａ）及び（ｂ）は、本変形例の関節機構１２０における緩衝機能に関わる構成及び動作を説明するための説明図である。
図１３（ａ）に示す通常状態において、アーム側面方向であって関節機構１２０の自由度方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部１３０の空気袋１３２に加わると、通常位置に位置していたスライドラック１３６が可動プレート１３４の動きに連動して検知伝達位置へスライド移動する。スライドラック１３６は、アーム支持部材１２４に対し、アーム長手方向に沿ってスライド移動自在に取り付けられており、スライドラック１３６がスライド移動すると、そのラック部１３６ａもアーム長手方向に沿ってアーム先端側とは反対側へ移動する。これにより、図１３（ｂ）に示すように、ラック部１３６ａと駆動ギヤ１２７とが噛み合った噛み合い状態（動力伝達状態）が解除されて動力伝達解除状態となる。よって、ラック部１３６ａは、駆動ギヤ１２７に対して回動軸１２３回りの相対回転が自在になる。 FIGS. 13A and 13B are explanatory diagrams for explaining the configuration and operation related to the buffer function in the joint mechanism 120 of this modification.
In the normal state shown in FIG. 13A, when an external force having a force component in the arm side surface direction and in the direction of the degree of freedom of the joint mechanism 120 is applied to the air bag 132 of the arm portion 130, the arm bag 130 is in the normal position. The slide rack 136 slides to the detection transmission position in conjunction with the movement of the movable plate 134. The slide rack 136 is attached to the arm support member 124 so as to be slidable along the longitudinal direction of the arm. When the slide rack 136 is slid, the rack portion 136a also moves along the arm longitudinal direction. Moves to the other side. As a result, as shown in FIG. 13B, the meshing state (power transmission state) in which the rack portion 136a and the drive gear 127 are meshed is released, and the power transmission is released. Therefore, the rack portion 136 a can freely rotate relative to the drive gear 127 around the rotation shaft 123.

このように、本変形例においては、アーム側面方向であって関節機構１２０の自由度方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部１３０の空気袋１３２に加わった場合、スライドラック１３６がスライド移動して、そのラック部１３６ａと駆動ギヤ１２７との回動軸１２３回りの相対回転を禁止した動力伝達状態が解除される。その結果、スライドラック１３６に対して回動軸１２３回りの相対回転が規制されているアーム支持部材１２４に固定されたアーム部１３０は、駆動ギヤ１２７の拘束を離れて回動軸１２３を中心とした回転方向に回転自在な状態になる。すなわち、アーム部１３０は、空気袋１３２に加わった外力の当該力成分を受け流す向きへ回動自在となり、この外力の緩衝機能が発揮される。   As described above, in this modified example, when an external force having a certain force component in the arm side surface direction and the degree of freedom of the joint mechanism 120 is applied to the air bag 132 of the arm unit 130, the slide rack 136 slides. Then, the power transmission state in which the relative rotation of the rack portion 136a and the drive gear 127 around the rotation shaft 123 is prohibited is released. As a result, the arm portion 130 fixed to the arm support member 124, whose relative rotation around the rotation shaft 123 is restricted with respect to the slide rack 136, leaves the restraint of the drive gear 127 and is centered on the rotation shaft 123. It will be in the state which can rotate freely in the direction of rotation. That is, the arm part 130 is rotatable in a direction to flow the force component of the external force applied to the air bag 132, and the buffering function of the external force is exhibited.

また、本変形例においては、アーム側面方向であって関節機構１２０の自由度方向に対して直交する方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部１３０の空気袋１３２に加わった場合にも、通常位置に位置していたスライドラック１３６が検知伝達位置へスライド移動する。よって、この場合でも、アーム部１３０は駆動ギヤ１２７の拘束を離れて回動軸１２３を中心とした回転方向に回転自在な状態になる。ただし、この場合には、空気袋１３２に加わった外力の当該力成分を受け流す向きには回動自在にならないので、この外力の緩衝機能が発揮されるわけではない。しかしながら、アーム側面方向からアーム部１３０に障害物が衝突するという異常事態が発生していることから、アーム部１３０を回転自在な状態にして駆動モータによるアーム部１３０の移動を不能とすることは、異常事態に対処する上で有益である。   Further, in this modified example, even when an external force having a force component in the arm side surface direction and perpendicular to the direction of freedom of the joint mechanism 120 is applied to the air bag 132 of the arm unit 130, The slide rack 136 located at the normal position slides to the detection transmission position. Therefore, even in this case, the arm unit 130 is free from the restraint of the drive gear 127 and can rotate in the rotation direction around the rotation shaft 123. However, in this case, the external force applied to the air bag 132 is not rotatable in the direction in which the force component is received, and thus the external force buffering function is not exhibited. However, since an abnormal situation occurs in which an obstacle collides with the arm portion 130 from the side of the arm, it is impossible to move the arm portion 130 by the drive motor by making the arm portion 130 rotatable. Useful in dealing with abnormal situations.

本変形例においては、スライドラック１３６が駆動ギヤ１２７の拘束を離れて回動軸１２３回りに回転自在な状態になったときに、そのスライドラック１３６の回転力に抗する抗力を発揮する、前記実施形態におけるダンパーばね４３ｄのような弾性部材が設けられている。よって、アーム部１３０に加えられた外力によりスライドラック１３６と駆動ギヤ１２７とが相対回転自在になって、当該外力により駆動ギヤ１２７に対してスライドラック１３６が相対回転した際、その回転力をこの弾性部材により吸収することができる。   In this modification, when the slide rack 136 leaves the restraint of the drive gear 127 and becomes rotatable about the rotation shaft 123, the drag that resists the rotational force of the slide rack 136 is exhibited. An elastic member such as the damper spring 43d in the embodiment is provided. Therefore, the slide rack 136 and the drive gear 127 can be rotated relative to each other by the external force applied to the arm unit 130. When the slide rack 136 rotates relative to the drive gear 127 by the external force, the rotational force is applied to this. It can be absorbed by the elastic member.

また、スライドラック１３６には、図示しない付勢手段によって常に検知伝達位置から通常位置へ向かう付勢力が加えられている。したがって、アーム部１３０に加わっていた外力が無くなると、この付勢力によってスライドラック１３６が検知伝達位置から通常位置へ戻される。その結果、ラック部１３６ａと駆動ギヤ１２７とが再び噛み合った状態に戻る。また、可動プレート１３４のスライド移動も戻されて、これによりアーム長手方向に伸びた空気袋１３２が通常状態の形状に戻る。   The slide rack 136 is always applied with a biasing force from the detection transmission position to the normal position by a biasing means (not shown). Therefore, when the external force applied to the arm portion 130 is lost, the slide rack 136 is returned from the detection transmission position to the normal position by the biasing force. As a result, the rack portion 136a and the drive gear 127 return to the meshed state again. Further, the sliding movement of the movable plate 134 is also returned, whereby the air bag 132 extending in the arm longitudinal direction returns to the normal shape.

なお、本変形例では、上述したように、アーム側面方向であって関節機構１２０の自由度方向に対して直交する方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部１３０の空気袋１３２に加わった場合には、この外力の緩衝機能が発揮されないが、この外力の緩衝機能が発揮されるように構成することもできる。この構成は、例えば、以下のようにして実現することができる。   In this modified example, as described above, an external force having a force component in a direction perpendicular to the direction of the degree of freedom of the joint mechanism 120 is applied to the air bag 132 of the arm unit 130 as described above. In some cases, the buffering function of the external force is not exhibited, but the buffering function of the external force can be exhibited. This configuration can be realized, for example, as follows.

本変形例のロボットアームにおいて、スライドラック１３６を、アーム支持部材１２４に対し、回動軸１２３の軸方向に沿って相対的に移動可能に構成する。スライドラック１３６のラック部１３６ａが駆動ギヤ１２７と噛み合った通常状態においては、アーム支持部材１２４に対するスライドラック１３６の回動軸１２３の軸方向への相対移動を禁止した状態としておく。アーム側面方向であって関節機構１２０の自由度方向に対して直交する方向の力成分を一定以上有する外力がアーム部１３０の空気袋１３２に加わった場合、通常位置に位置していたスライドラック１３６は、検知伝達位置へスライド移動する。これにより、スライドラック１３６のラック部１３６ａと駆動ギヤ１２７との噛み合い状態が解除されると、アーム支持部材１２４に対するスライドラック１３６の回動軸１２３の軸方向への相対移動を禁止した動力伝達状態が解除されるようにする。その結果、スライドラック１３６は、アーム支持部材１２４に対し、回動軸１２３の軸方向に沿って相対的に移動自在な状態になる。すなわち、アーム支持部材１２４に固定されたアーム部１３０は、空気袋１３２に加わった外力の当該力成分を受け流す向きへ回動自在となり、この外力の緩衝機能が発揮される。   In the robot arm of this modification, the slide rack 136 is configured to be movable relative to the arm support member 124 along the axial direction of the rotation shaft 123. In a normal state where the rack portion 136a of the slide rack 136 is engaged with the drive gear 127, the relative movement of the slide rack 136 in the axial direction of the slide rack 136 with respect to the arm support member 124 is prohibited. When an external force having a certain amount or more of a force component in the arm side surface direction orthogonal to the direction of freedom of the joint mechanism 120 is applied to the air bag 132 of the arm unit 130, the slide rack 136 located at the normal position is used. Slides to the detection transmission position. As a result, when the meshing state of the rack portion 136a of the slide rack 136 and the drive gear 127 is released, the power transmission state in which relative movement of the slide rack 136 relative to the arm support member 124 in the axial direction is prohibited. To be released. As a result, the slide rack 136 is movable relative to the arm support member 124 along the axial direction of the rotation shaft 123. That is, the arm portion 130 fixed to the arm support member 124 is rotatable in a direction to receive the force component of the external force applied to the air bag 132, and the external force buffering function is exhibited.

また、本変形例では、アーム側面方向からの力成分を一定以上有する外力がアーム部１３０に加わった場合にその外力の向きの違いを区別して検知する構成とはなっていないが、区別して検知できる構成とすることも可能である。例えば、基部３１の周囲に複数の空気袋を配置し、空気袋ごとに独立して移動可能な検知伝達部材を設ければよい。
また、封入流体は空気でなくてもよく、他の気体あるいは液体などでもよい。 Further, in this modification, when an external force having a certain force component from the arm side surface direction is applied to the arm unit 130, it is not configured to detect the difference in the direction of the external force. It is also possible to have a configuration that can. For example, a plurality of air bags may be disposed around the base 31 and a detection transmission member that can move independently for each air bag may be provided.
Further, the sealed fluid may not be air but may be other gas or liquid.

また、外力を受けることで変形可能な柔軟性を有する流体封入部材を利用した外力検知伝達機構としては、例えば、図１４に示すような構成を採用することもできる。この構成は、アーム長手方向に沿って２つの空気袋１３２Ａ，１３２Ｂを直列に設け、これらの空気袋１３２Ａ，１３２Ｂの内部を連結管１３９で連通させたものである。この構成において、緩衝機能を有する関節機構１２０から離れた第１空気袋１３２Ａのアーム長手方向両端はいずれも固定プレート１３３Ａによって押さえられている。よって、第１空気袋１３２Ａに障害物が衝突した場合、その第１空気袋１３２Ａが圧縮変形することにより、第１空気袋１３２Ａ内の空気が第２空気袋１３２Ｂ内へと流れ込む。これにより、第２空気袋１３２Ｂがアーム長手方向に伸びるように変形し、第２空気袋１３２Ｂの関節機構側端部（図１４中右側の端部）に設けられた可動プレート１３４が基部１３１に対して相対的にスライド移動する。そして、スライド移動する可動プレート１３４に押されて、スライドラック１３６がスライド移動する。また、第２空気袋１３２Ｂに障害物が衝突した場合にも、第２空気袋１３２Ｂがアーム長手方向に伸びるように変形し、スライドラック１３６がスライド移動する。この構成によれば、アーム長手方向に直列に配置された第１空気袋１３２Ａと第２空気袋１３２Ｂのいずれに障害物が衝突した場合でも、関節機構１２０の緩衝機能を発揮させることができる。   Moreover, as an external force detection transmission mechanism using the fluid sealing member which has the softness | flexibility which can deform | transform by receiving external force, a structure as shown in FIG. 14 is also employable, for example. In this configuration, two air bags 132A and 132B are provided in series along the longitudinal direction of the arm, and the insides of these air bags 132A and 132B are connected by a connecting pipe 139. In this configuration, both ends in the arm longitudinal direction of the first air bag 132A apart from the joint mechanism 120 having a buffer function are pressed by the fixed plate 133A. Therefore, when an obstacle collides with the first air bag 132A, the first air bag 132A is compressed and deformed, so that the air in the first air bag 132A flows into the second air bag 132B. As a result, the second air bag 132B is deformed so as to extend in the longitudinal direction of the arm, and the movable plate 134 provided at the joint mechanism side end (the right end in FIG. 14) of the second air bag 132B is formed on the base 131. Move relative to the slide. Then, the slide rack 136 is slid by being pushed by the movable plate 134 that slides. Even when an obstacle collides with the second air bag 132B, the second air bag 132B is deformed so as to extend in the longitudinal direction of the arm, and the slide rack 136 slides. According to this configuration, even when an obstacle collides with either the first air bag 132A or the second air bag 132B arranged in series in the arm longitudinal direction, the buffer function of the joint mechanism 120 can be exhibited.

１０ 台座
２０ 関節機構
２１ 下関節部
２２ 上関節部
２３ 旋回用駆動モータ
２４ 側板
２５ 上下回動用駆動モータ
３０ アーム部
３１ 基部
３２ アーム側面部材
３３Ａ，３３Ｂ 固定部材
３４Ａ，３４Ｂ スライド部材
３５Ａ，３５Ｂ 連結ロッド
３６Ａ，３６Ｂ スライドロッド
４０ 緩衝機構
４１ 固定部材
４２ 外輪部材
４３ 内輪部材
４４Ａ，４４Ｂ インナースライダー
４５Ａ，４５Ｂ 圧縮バネ
４６ 固定軸
５０ ハンド
１２０ 関節機構
１２１ 固定フレーム
１２３ 回動軸
１２４ アーム支持部材
１２７ 駆動ギヤ
１３０ アーム部
１３１ 基部
１３２ 空気袋
１３３ 固定プレート
１３４ 可動プレート
１３６ スライドラック
１３６ａ ラック部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Base 20 Joint mechanism 21 Lower joint part 22 Upper joint part 23 Turning drive motor 24 Side plate 25 Up / down turning drive motor 30 Arm part 31 Base part 32 Side member 33A, 33B Fixing member 34A, 34B Slide member 35A, 35B Connecting rod 36A, 36B Slide rod 40 Buffer mechanism 41 Fixed member 42 Outer ring member 43 Inner ring members 44A, 44B Inner sliders 45A, 45B Compression spring 46 Fixed shaft 50 Hand 120 Joint mechanism 121 Fixed frame 123 Rotating shaft 124 Arm support member 127 Drive gear 130 Arm portion 131 Base portion 132 Air bag 133 Fixed plate 134 Movable plate 136 Slide rack 136a Rack portion

特開２００６−１６７８２０号公報JP 2006-167820 A 特開２００７−３０１７０４号公報JP 2007-301704 A

Claims (7)

駆動源と、
アーム部と、
前記駆動源からの駆動力によって前記アーム部を所定の自由度方向へ移動させる関節機構と、
前記アーム部に接続された連結部と該連結部に連結する被連結部とが相対移動自在な状態で連結され、かつ、該連結部と該被連結部との間の相対移動を禁止した動力伝達状態から該相対移動の禁止を解除する動力伝達解除状態へ無給電状態で切り替え可能な連結解除機構とを有し、
前記動力伝達状態において前記駆動源からの駆動力により前記アーム部を前記所定の自由度方向へ移動させるロボットアームであって、
前記連結解除機構は、前記連結部と前記被連結部とを２以上の相対移動方向へ相対移動自在に連結しており、
前記２以上の相対移動方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力が前記アーム部へ加わったときに該外力を利用して無給電状態で作動する検知伝達部材を備えた外力検知伝達機構を有し、
前記連結解除機構は、前記検知伝達部材の作動に連動して、前記アーム部に加わった外力が有する前記力成分に対応した相対移動方向への相対移動を禁止した動力伝達状態をその動力伝達解除状態へ切り替えることを特徴とするロボットアーム。 A driving source;
An arm,
A joint mechanism for moving the arm portion in a predetermined degree of freedom direction by a driving force from the driving source;
The linking power connected to the arm portion and the connected portion connected to the connecting portion are connected in a relatively movable state and the relative movement between the connecting portion and the connected portion is prohibited. A connection release mechanism that can be switched in a non-powered state from a transmission state to a power transmission release state that releases the prohibition of the relative movement;
A robot arm that moves the arm portion in the direction of the predetermined degree of freedom by a driving force from the driving source in the power transmission state;
The connection release mechanism connects the connecting portion and the connected portion so as to be relatively movable in two or more relative movement directions,
In any of the two or more relative movement directions, an external force having a detection transmission member that operates in a non-powered state using the external force when an external force having a force component in that direction exceeds a certain level is applied to the arm portion. Having a detection transmission mechanism,
The connection release mechanism cancels the power transmission in a power transmission state in which relative movement in the relative movement direction corresponding to the force component of the external force applied to the arm portion is prohibited in conjunction with the operation of the detection transmission member. A robot arm characterized by switching to a state. 請求項１のロボットアームにおいて、
前記外力検知伝達機構は、前記２以上の相対移動方向ごとに異なる２以上の検知伝達部材を備えていて、前記アーム部に加わった外力の前記力成分に対応した相対移動方向についての検知伝達部材のみを作動させるように構成されており、
前記連結解除機構は、各検知伝達部材の作動に連動して、作動した検知伝達部材に対応する相対移動方向のみの相対移動を禁止した動力伝達状態をその動力伝達解除状態へ切り替えることを特徴とするロボットアーム。 The robot arm according to claim 1, wherein
The external force detection / transmission mechanism includes two or more detection transmission members that differ for each of the two or more relative movement directions, and a detection transmission member for a relative movement direction corresponding to the force component of the external force applied to the arm portion. Is configured to operate only,
The connection release mechanism switches the power transmission state in which relative movement only in the relative movement direction corresponding to the activated detection transmission member is prohibited to the power transmission release state in conjunction with the operation of each detection transmission member. Robot arm. 請求項１又は２のロボットアームにおいて、
前記連結解除機構は、単一の連結部で、前記連結部及び前記被連結部を前記２以上の相対移動方向へ相対移動自在に連結することを特徴とするロボットアーム。 The robot arm according to claim 1 or 2,
The robot release arm is a robot arm characterized in that the connection release mechanism is a single connection part and connects the connection part and the connected part so as to be relatively movable in the two or more relative movement directions. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボットアームにおいて、
前記外力検知伝達機構の検知伝達部材は、前記アーム部の長手方向に沿って移動可能に構成されており、
前記アーム部は、該アーム部の長手方向に対して直交する方向の力成分を一定以上有する外力を受けることで、該力成分を受け流す向きへ変位可能なアーム側面部材を備えており、
前記外力検知伝達機構は、前記アーム側面部材の変位に連動して前記検知伝達部材を前記アーム部の長手方向に沿って移動させるリンク機構を備えていることを特徴とするロボットアーム。 The robot arm according to any one of claims 1 to 3,
The detection transmission member of the external force detection transmission mechanism is configured to be movable along the longitudinal direction of the arm portion,
The arm portion includes an arm side surface member that is displaceable in a direction to flow the force component by receiving an external force having a force component in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the arm portion at a certain level,
The robot arm according to claim 1, wherein the external force detection and transmission mechanism includes a link mechanism that moves the detection and transmission member along the longitudinal direction of the arm portion in conjunction with the displacement of the arm side surface member. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボットアームにおいて、
前記アーム部は、該アーム部の長手方向に対して直交する方向の力成分を一定以上有する外力を受けることで変形可能な柔軟性を有する流体封入部材によって構成されたアーム側面部材を備えており、
前記外力検知伝達機構の検知伝達部材は、前記流体封入部材の変形による封入流体の移動に連動して作動するように構成されていることを特徴とするロボットアーム。 The robot arm according to any one of claims 1 to 3,
The arm portion includes an arm side surface member configured by a fluid sealing member having flexibility that can be deformed by receiving an external force having a force component in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the arm portion at a certain level or more. ,
The robot arm according to claim 1, wherein the detection transmission member of the external force detection transmission mechanism is configured to operate in conjunction with movement of the sealed fluid due to deformation of the fluid sealing member. 駆動源と、アーム部と、前記駆動源からの駆動力によって前記アーム部を所定の自由度方向へ移動させる関節機構と、前記アーム部に接続された連結部と該連結部に連結する被連結部とが相対移動自在な状態で連結され、かつ、該連結部と該被連結部との間の相対移動を禁止した動力伝達状態から該相対移動の禁止を解除する動力伝達解除状態へ無給電状態で切り替え可能な連結解除機構とを有し、前記動力伝達状態において前記駆動源からの駆動力により前記アーム部を前記所定の自由度方向へ移動させるロボットアームにおける、前記アーム部に加わった外力を検知して前記連結解除機構へ伝達するロボットアーム用の外力検知伝達装置であって、
２以上の方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力が前記アーム部へ加わったときに該外力を利用して無給電状態で作動する検知伝達部材を有することを特徴とするロボットアーム用の外力検知伝達装置。 A driving source, an arm portion, a joint mechanism for moving the arm portion in a predetermined degree of freedom by a driving force from the driving source, a connecting portion connected to the arm portion, and a connected portion connected to the connecting portion; To the power transmission release state that releases the prohibition of the relative movement from the power transmission state in which the relative movement between the connection part and the connected part is prohibited. An external force applied to the arm part in a robot arm that moves in the predetermined direction of freedom by the driving force from the driving source in the power transmission state. An external force detection and transmission device for a robot arm that detects and transmits to the disengagement mechanism,
Any of the two or more directions has a detection transmission member that operates in a non-powered state using the external force when an external force having a force component in that direction is applied to the arm portion. External force detection and transmission device for robot arm. 駆動源と、アーム部と、前記駆動源からの駆動力によって前記アーム部を所定の自由度方向へ移動させる関節機構と、２以上の方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力が前記アーム部へ加わったときに該外力を利用して無給電状態で作動する検知伝達部材を備えた外力検知伝達機構とを有するロボットアームに利用されるロボットアーム用の緩衝装置において、
前記アーム部に接続された連結部と該連結部に連結する被連結部とが前記２以上の方向の力成分それぞれを受け流す２以上の相対移動方向へ相対移動自在な状態で連結され、かつ、該連結部と該被連結部との間の相対移動を禁止した動力伝達状態から該相対移動の禁止を解除する動力伝達解除状態へ無給電状態で切り替え可能な連結解除機構を有し、
前記検知伝達部材の作動に連動して、前記アーム部に加わった外力が有する前記力成分に対応した相対移動方向への相対移動を禁止した動力伝達状態からその動力伝達解除状態へ切り替えることを特徴とするロボットアーム用の緩衝装置。 A driving source, an arm part, a joint mechanism that moves the arm part in a direction of a predetermined degree of freedom by a driving force from the driving source, and a force component in that direction at a certain level or more in any of two or more directions In a shock absorber for a robot arm used for a robot arm having an external force detection transmission mechanism provided with a detection transmission member that operates in an unpowered state using an external force when an external force is applied to the arm part,
A connecting portion connected to the arm portion and a connected portion connected to the connecting portion are connected in a state of being relatively movable in two or more relative movement directions for receiving the force components in the two or more directions, and A connection release mechanism capable of switching in a non-powered state from a power transmission state in which relative movement between the connection portion and the connected portion is prohibited to a power transmission release state in which the prohibition of the relative movement is canceled;
In conjunction with the operation of the detection transmission member, the power transmission state is switched from the power transmission state in which the relative movement in the relative movement direction corresponding to the force component possessed by the external force applied to the arm portion is prohibited to the power transmission release state. A shock absorber for the robot arm.
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