JP2021181125A - 多関節アーム - Google Patents
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Abstract
【課題】高い安定性が得られてしかも構造簡単な自重補償型の多関節アームを提供する。【解決手段】基端アーム部2と連結アーム部3,4とは、夫々、基端支持部材7と先端支持部材8とを備える。基端支持部材7と先端支持部材8との間には、互いに平行の第1リンク部材5と第2リンク部材6とが支持される。互いに隣接するアーム部同士は、一方の先端支持部材8に他方の基端支持部材7が回動軸17を介して連結される。基端アーム部2及び連結アーム部3,4には一本の張力発生索16が設けられている。張力発生索16は、回動軸17の軸心に沿って張られる。各アーム部2,3,4の、第1基端水平軸9と第2基端水平軸10との間隔寸法は、先端側の荷重に応じて設定される。【選択図】図1
Description
本発明は、産業用ロボット等に利用される自重補償型の多関節アームに関する。
従来、多関節の各アーム部の重量に対して一定張力で抗することにより、各アーム部の駆動負荷を軽減することができる多関節アームが知られている(下記特許文献1参照)。
この多関節アームは、図8に示すように、各アーム部70,71の夫々が平行四辺形を形成する位置に設けた4つの水平軸72,73,74,75を有する平行リンク機構を備えている。各平行リンク機構は、基台76側に位置する基端支持部材77と、先端側に位置する先端支持部材78と、両支持部材77,78間で平行に延びる2つのリンク部材(第1リンク部材79、第2リンク部材80)とを備えている。
互いに隣接するアーム部70,71同士は、一方のアーム部70の先端支持部材78と、他方のアーム部71の基端支持部材77とが、軸線が鉛直方向に延びる回動軸81を介して連結される。
また、先端支持部材78に支持された第1リンク部材79の先端には水平軸73と同軸の第1プーリ82が設けられており、基端支持部材77に支持された第1リンク部材79の基端部には第2プーリ83が設けられている。両プーリ82,83には、全てのアーム部70,71にわたって、張力発生索84が巻き掛けられ、張力発生索84の基端には、張力発生索84に張力を付与するための錘85(張力発生手段)が連結されている。
上記従来の多関節アームにおいて、第1リンク部材79は、基端支持部材77の水平軸72を支点(回転中心)として、先端の第1プーリ82と基端の第2プーリ83との間で「てこ」を構成している。このため、第1リンク部材79の基端の第2プーリ83に張力発生索84の張力による引き下げ力が付与されると、第1リンク部材79の先端側(第1プーリ73)に持ち上げ力が発生する。
上記構成によると、基端支持部材77が第1リンク部材79を支持している水平軸72から第1プーリ82と同軸の水平軸73までの長さと、水平軸72から第2プーリ83の回転軸までの長さとの比が、第1リンク部材79の傾きによらず常に同じとなる。
これにより、第1リンク部材79の第2プーリ83に対して、上記長さの比に対応する張力を錘85から張力発生索84を介して付与すれば、第1リンク部材79の角度によらず力バランスを保つことができる。
ところで、上下に連結されている基端支持部材77と先端支持部材78との間には、張力発生索84が上下方向に延びている。即ち、張力発生索84は、上方の基端支持部材77に支持された第1リンク部材79の第2プーリ83と、その下方にある先端支持部材78に支持された第1リンク部材79の第1プーリ82とに巻き掛けられている。
上下に連結されている基端支持部材77と先端支持部材78とは、回動軸81により相対的に回転するが、このときの回転の影響で張力発生索84が伸縮すると、第1リンク部材79が搖動してアーム部70,71が上下に動いてしまう不都合がある。
そこで、上方の第2プーリ83と、その下方の第1プーリ82との間の張力発生索84は、回動軸81の軸線の近くに位置させることが行われる。
しかし、第2プーリ83は、基端支持部材77の水平軸72回りに円弧状に移動する。このため、アーム部71の上下動に際し、第1リンク部材79の搖動角によっては、張力発生索84が回動軸81の軸線から比較的大きく離間することとなる。特に、各アーム部70,71の全長を長く構成した場合等には、回動軸81の軸線に対する張力発生索84のズレが大きくなる。よって、基端支持部材77が先端支持部材78上で回転する度に、アーム部70,71に不用意な上下動が生じてしまい、安定性が得られない不都合がある。
また、この種の多関節アームは、基台に近いアーム部ほど自重補償力を増加させる必要がある。そのため、上記従来の多関節アームにおいては、第1プーリを直径の違う一対のプーリを同軸に設けて構成し、第1プーリを構成する夫々のプーリにおいて張力発生索の張力を変える機構が採用される。しかし、この構成では、複数の分割された張力発生索が第1プーリを構成する夫々のプーリ毎に必要となり、構造が複雑となる不都合がある。
上記の点に鑑み、本発明は、高い安定性が得られてしかも構造簡単な自重補償型の多関節アームを提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、本発明は、基台に連結された基端アーム部と、該基端アーム部に連結された単一又は複数の連結アーム部とを備え、前記各アーム部は、何れも、水平方向に延びる第1リンク部材と、該第1リンク部材に対して平行に延びる第2リンク部材と、前記第1リンク部材の基端部を第1基端水平軸を介して支持すると共に前記第2リンク部材の基端部を第2基端水平軸を介して支持する基端支持部材と、前記第1リンク部材の先端部を第1先端水平軸を介して支持すると共に前記第2リンク部材の先端部を第2先端水平軸を介して支持する先端支持部材とを備え、互いに隣接する前記アーム部同士は、一方の前記アーム部の前記先端支持部材に上下方向に延びる軸線を有する回動軸を介して他方の前記アーム部の前記基端支持部材が連結されてなる多関節アームにおいて、最も先端に位置する前記連結アーム部の先端支持部材に一端が固定され、他端が基台に延びて張力発生手段に連結された一本の張力発生索(ワイヤ等)を備え、前記張力発生索は、前記各アーム部の夫々の前記基端支持部材と前記先端支持部材との間においては、張力を発生させることにより前記第1リンク部材と前記第2リンク部材とを搖動させる位置に張られており、それ以外の部分では、長さが変わらない固定長部(例えばチューブワイヤの中、又は中空部材の中、又は長さが変わらない機構の中等)に張られており、該固定長部のうち、互いに連結されている前記先端支持部材と前記基端支持部材との間(関節部分)では、前記回動軸の軸心に沿って(前記回動軸の軸心位置に)張られており、前記各アーム部は、前記第1リンク部材と前記第2リンク部材とが水平姿勢のとき、前記第1基端水平軸の軸心及び前記第1先端水平軸の軸心を通る直線と前記第2基端水平軸の軸心及び前記第2先端水平軸の軸心を通る直線との間隔寸法が、前記先端支持部材に付与される荷重に応じて設定されていることを特徴とする。
また、本発明おいて、前記張力発生索が、前記各アーム部の夫々における前記第2基端水平軸と前記第1先端水平軸との間に張られている場合には、前記第2基端水平軸と前記第1先端水平軸とを通る直線に対して、前記第1基端水平軸と前記第2基端水平軸とを通る直線が直交(90°±10°)するように、前記第1基端水平軸、前記第2基端水平軸、前記第1先端水平軸、及び前記第2先端水平軸が配設されていることを特徴とする。
また、本発明において、前記各アーム部は、前記第1リンク部材と前記第2リンク部材とを搖動させることにより前記基端支持部材に対して前記先端支持部材を上下方向に移動させる搖動駆動手段と、前記先端支持部材に連結された前記基端支持部材を前記回動軸回りに回転駆動する回転駆動手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、互いに隣り合う前記アーム部同士における一方のアーム部の前記先端支持部材と他方のアーム部の前記基端支持部材との間に設けられている前記回動軸の軸心かその極めて近くに張力発生索を張ることができる。これによって、アーム部の動きに追従して張力発生索の位置が変化することが殆どないので、高い安定性を得ることができる。
更に、本発明によれば、各アーム部の、前記第1リンク部材と前記第2リンク部材とが水平姿勢のときにおける、前記第1基端水平軸の軸心及び前記第1先端水平軸の軸心を通る直線と前記第2基端水平軸の軸心及び前記第2先端水平軸の軸心を通る直線との間隔寸法が、前記先端支持部材に付与される荷重に応じて設定されている。当該荷重は、基端側の前記アーム部より先端側の前記アーム部の方が小さい。
このため、前記間隔寸法は、基端側の前記アーム部より先端側の前記アーム部の方が小となる。これによって、同じワイヤ張力で先端荷重とそれぞれのアームの自重をバランスさせることができるので、従来のように径の異なるプーリを同軸に設けた場合に比べて構造簡単であり、先端に向かって次第に細いアーム部にすることができて、狭所作業等の適用範囲を拡大することができる。
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1〜図3は、本発明の第1実施形態の多関節アームAを示している。図1に示すように、多関節アームAは、基台1に連結された基端アーム部2と、基端アーム部2に連結された第1連結アーム部3と、第1連結アーム部3に連結された第2連結アーム部4とを備えている。
なお、本実施形態においては、第2連結アーム部4が多関節アームAの最先端に位置しているが、第2連結アーム部4の先端側に更に複数の連結アーム(図示しない)を連設してもよい。
基端アーム部2は、第1リンク部材5と、第2リンク部材6と、基端支持部材7と、先端支持部材8とを備えている。第1リンク部材5と、第2リンク部材6とは、上下方向に所定の間隔を存して互いに平行に延びて、所謂平行リンク機構を構成している。
基端支持部材7には、第1リンク部材5の基端部が第1基端水平軸9を介して搖動自在に支持されている。また、基端支持部材7には、第1基端水平軸9の上方位置で、第2リンク部材6の基端部が第2基端水平軸10を介して搖動自在に支持されている。
先端支持部材8には、第1リンク部材5の先端部が第1先端水平軸11を介して搖動自在に支持されている。また、先端支持部材8には、第1先端水平軸11の上方で、第2リンク部材6の先端部が第2先端水平軸12を介して搖動自在に支持されている。
第1基端水平軸9には第1基端プーリ13が同軸に回転自在に支持されている。第2基端水平軸10には第2基端プーリ14が同軸に回転自在に支持されている。第1先端水平軸11には先端プーリ15が同軸に回転自在に支持されている。各プーリ13,14,15には、ワイヤを採用した張力発生索16が巻き掛けられている。張力発生索16については後述する。
第1連結アーム部3及び第2連結アーム部4も基端アーム部2と同様の構成となっている。即ち、第1連結アーム部3及び第2連結アーム部4も、夫々、第1リンク部材5と、第2リンク部材6と、基端支持部材7と、先端支持部材8とを備えている。更に、第1連結アーム部3及び第2連結アーム部4も基端アーム部2と同様に、第1基端プーリ13、第2基端プーリ14、及び先端プーリ15を備えている。
基端アーム部2の基端支持部材7は、基台1上に円筒状の回動軸17を介して連結されている。第1連結アーム部3の基端支持部材7は、基端アーム部2の先端支持部材8上に回動軸17を介して連結されている。第2連結アーム部4の基端支持部材7は、第1連結アーム部3の先端支持部材8上に回動軸17を介して連結されている。
各回動軸17は、軸線が鉛直方向に延びる。これにより、基端アーム部2、第1連結アーム部3、及び第2連結アーム部4は、何れも、各回動軸17により水平方向に回動自在とされている。
多関節アームAの内部には1本の張力発生索16が張られている。張力発生索16の一端(先端)は、第2連結アーム部4(最も先端に位置する連結アーム部)の先端支持部材8に固定されている。張力発生索16の他端には、錘等の張力発生手段(図示しない)が連結されている。
張力発生索16は、基台1の下方で張力発生手段が連結されている端部から鉛直上方に延びて、基端アーム部2の第1基端プーリ13に巻き掛けられ、第1基端プーリ13から上方に延びて、基端アーム部2の第2基端プーリ14に巻き掛けられ、更に、第2基端プーリ14から基端アーム部2の先端方向に延びて、基端アーム部2の先端プーリ15に巻き掛けられ、先端プーリ15から鉛直上方に延びる。
張力発生索16における基台1の下方から第1基端プーリ13までの鉛直上方に延びる部分は、基台1と基端アーム部2の基端支持部材7との間の回動軸17の軸線に一致して延びている。
第1基端プーリ13は、基端アーム部2の第1リンク部材5の搖動軸である第1基端水平軸9と同軸に設けられている。これにより、第1リンク部材5が上下方向に搖動しても、基台1の下方から第1基端プーリ13までの鉛直上方に延びる部分の張力発生索16の位置は変わらない。よって、基端アーム部2の第1リンク部材5単独の上下方向の搖動が張力発生索16に伝達されることが防止でき、第1連結アーム部3や第2連結アーム部4が不用意に上下方向の搖動を生じることがない。
また、基台1の下方から第1基端プーリ13までの鉛直上方に延びる部分の張力発生索16は、基台1と基端アーム部2の基端支持部材7との間の回動軸17の軸線に一致していることにより、基端アーム部2の基端支持部材7が回動軸17を介して基台1上で回動しても、張力発生索16は回動軸17の軸線から位置ずれしない。よって、基端アーム部2の基台1に対して回動しても、張力発生手段から張力発生索16に付与されている張力は変化せず、第1連結アーム部3や第2連結アーム部4が不用意に上下方向の搖動を生じることがない。
基端アーム部2の第1リンク部材5(及び第2リンク部材6)は、基端アーム部2の第2基端プーリ14と基端アーム部2の先端プーリ15とに張られた張力発生索16から荷重に対抗する張力が付与される。
基端アーム部2の先端プーリ15から鉛直上方に延びる張力発生索16は、第1連結アーム部3の第1基端プーリ13に巻き掛けられ、第1基端プーリ13から上方に延びて、第1連結アーム部3の第2基端プーリ14に巻き掛けられ、更に、第2基端プーリ14から第1連結アーム部3の先端方向に延びて、第1連結アーム部3の先端プーリ15に巻き掛けられ、先端プーリ15から鉛直上方に延びる。
張力発生索16における基端アーム部2の先端プーリ15から第1連結アーム部3の第1基端プーリ13までの鉛直上方に延びる部分は、基端アーム部2の先端支持部材8と第1連結アーム部3の基端支持部材7との間の回動軸17の軸線に一致して延びている。
第1連結アーム部3においても、基端アーム部2と同様に張力発生索16が張られていることにより、第1連結アーム部3の上下方向への搖動や、基端アーム部2に対する第1連結アーム部3の回動の際に、張力発生索16の位置が変化せず、基端アーム部2や第2連結アーム部4が不用意に上下方向の搖動を生じることがない。
第1連結アーム部3の第1リンク部材5(及び第2リンク部材6)は、第1連結アーム部3の第2基端プーリ14と第1連結アーム部3の先端プーリ15とに張られた張力発生索16から荷重に対抗する張力が付与される。
第1連結アーム部3の先端プーリ15から鉛直上方に延びる張力発生索16は、第2連結アーム部4の第1基端プーリ13に巻き掛けられ、第1基端プーリ13から上方に延びて、第2連結アーム部4の第2基端プーリ14に巻き掛けられ、更に、第2基端プーリ14から第2連結アーム部4の先端方向に延びて、第2連結アーム部4の先端プーリ15に巻き掛けられ、張力発生索16の先端は先端支持部材8に固定される。
張力発生索16における第1連結アーム部3の先端プーリ15から第2連結アーム部4の第1基端プーリ13までの鉛直上方に延びる部分は、第1連結アーム部3の先端支持部材8と第2連結アーム部4の基端支持部材7との間の回動軸17の軸線に一致して延びている。
第2連結アーム部4においても、基端アーム部2や第1連結アーム部3と同様にして張力発生索16が張られていることにより、第2連結アーム部4の上下方向への搖動や、第1連結アーム部3に対する第2連結アーム部4の回動の際に、張力発生索16の位置が変化せず、基端アーム部2や第1連結アーム部3が不用意に上下方向の搖動を生じることがない。
第2連結アーム部4の第1リンク部材5(及び第2リンク部材6)は、第2連結アーム部4の第2基端プーリ14と第2連結アーム部4の先端プーリ15とに張られた張力発生索16から荷重に対抗する張力が付与される。
また、各アーム部2,3,4は、第1リンク部材5と第2リンク部材6とが水平姿勢のとき、第1基端水平軸9の軸心から第1先端水平軸11の軸心を通って延びる直線と、第2基端水平軸10の軸心から第2先端水平軸12の軸心を通って延びる直線との間隔寸法が、各アーム部2,3,4の先端支持部材8に付与される荷重に応じて設定されている。上記間隔寸法は、第1リンク部材5と第2リンク部材6とが平行であることにより、各水平軸の上下方向間隔の寸法に対応している。
即ち、本実施形態においては、基端アーム部2の第1基端水平軸9と第2基端水平軸10との鉛直方向距離d1よりも、第1連結アーム部3の第1基端水平軸9と第2基端水平軸10との鉛直方向距離d2が小さく、第1連結アーム部3の第1基端水平軸9と第2基端水平軸10との鉛直方向距離d2よりも、第2連結アーム部4の第1基端水平軸9と第2基端水平軸10との鉛直方向距離d3が小さい。
これによれば、各アーム部2,3,4に作用する張力発生索16の張力を同じに設定して、先端荷重と夫々のアーム部2,3,4の自重とをバランスさせることができる。よって、従来のように径の異なるプーリを複数同軸に設けた場合に比べて構造簡単となる。
なお、上記構成において、先端プーリ15から、その上方の第1基端プーリ13及び第2基端プーリ14に至って張力発生索16が張られている部分は、本発明における長さが変わらない固定長部に相当する。この位置の張力発生索16はチューブワイヤの中を通してもよい。
また、本実施形態においては、張力発生索16が、各アーム部2,3,4の夫々における第2基端水平軸10と第1先端水平軸11と間に張られている。そして、各アーム部2,3,4の夫々において、第2基端水平軸10の軸心と第1先端水平軸11の軸心とを通る直線に対して、第1基端水平軸9の軸心と第2基端水平軸10の軸心とを通る直線が直交(90°±10°)する。
図2及び図3に示すように、各アーム部2,3,4には、搖動駆動手段18と回転駆動手段19とが設けられている。搖動駆動手段18は、第1リンク部材5(及び第2リンク部材6)を搖動させることにより基端支持部材7に対して先端支持部材8を上下方向に移動させる。回転駆動手段19は、先端支持部材8に連結された基端支持部材7を回動軸17回りに回転駆動する。
回転駆動手段19としては、図4に概略構成を示す駆動機構20が採用されている。この駆動機構20は、シリンダ21の流体圧に応じて伸縮するマッキンベン22を備えている。マッキンベン22の先端には、ワイヤ23の一端が接続されている。ワイヤ23の他端にはスプリング24が接続されている。マッキンベン22とスプリング24との間のワイヤ23は駆動プーリ25に掛けられている。
そして、図4に示す駆動機構20によれば、アクチュエータ26によってピストン27を進退させることで、シリンダ21内部の流体の移動がマッキンベン22を伸縮させる。
回転駆動手段19は、図2及び図3に示すように、回動軸17に掛けられたワイヤ23をマッキンベン22により移動させることにより回動軸17の回転を駆動する。マッキンベン22がスプリング24の付勢に抗して収縮すると、ワイヤ23を介して回動軸17が一方(図3においては時計回り)に回転し、マッキンベン22が伸長するとスプリング24の付勢が解放され、ワイヤ23を介して回動軸17が他方(図3においては反時計回り)に回転する。
また、搖動駆動手段18においても、マッキンベン22が採用されている。搖動駆動手段18のマッキンベン22は、図2及び図3に示すように、一端が第2基端水平軸10に連結され、他端が第1先端水平軸11に連結されている。搖動駆動手段18のマッキンベン22が収縮すると、第1リンク部材5(及び第2リンク部材6)が搖動して、基端支持部材7に対して先端支持部材8が上方に移動する。
なお、本実施形態の搖動駆動手段18及び回転駆動手段19においては、マッキンベン22による駆動を採用して、防爆性及び軽量化が得られる構成を示したが、これに限らない。例えば、搖動駆動手段18、回転駆動手段19を、剛性が高く応答性が良い回転駆動モータや直動型モータで駆動してもよい。
以上説明した第1実施形態においては、基端アーム部2の先端支持部材8の上部に回動軸17を介して第1連結アーム部3の基端支持部材7が連結され、第1連結アーム部3の先端支持部材8の上部に回動軸17を介して第2連結アーム部4の基端支持部材7が連結されている多関節アームAを示したが、本発明は、これに限るものではない。
そこで、本発明の第2実施形態を、図5及び図6に基づいて説明する。第2実施形態の多関節アームBは、図5及び図6に要部を示すように、基端アーム部30の先端支持部材31の先端方向の側方に第1連結アーム部32の基端支持部材33が回動軸34を介して連結され、第1連結アーム部32の先端支持部材31の先端方向の側方に第2連結アーム部35の基端支持部材33が回動軸34を介して連結されている。
各アーム部30,32,35は、互いに平行の第1リンク部材36と第2リンク部材37とを備えている。基端支持部材33は、第1基端水平軸38を介して第1リンク部材36の基端部を支持すると共に、第2基端水平軸39を介して第2リンク部材37の基端部を支持している。先端支持部材31は、第1先端水平軸40を介して第1リンク部材36の先端部を支持すると共に、第2先端水平軸41を介して第2リンク部材37の先端部を支持している。
第1先端水平軸40には先端プーリ42が同軸に回転自在に支持されている。第2基端水平軸10には基端プーリ43が同軸に回転自在に支持されている。
先端支持部材31には先端案内プーリ44が設けられており、基端支持部材33には基端案内プーリ45が設けられている。先端案内プーリ44と基端案内プーリ45とに張力発生索46が掛け渡されることにより、張力発生索46が回動軸34の軸線と一致する位置に案内される。
なお、上記構成において、張力発生索16が張られている先端プーリ15から、先端案内プーリ44及び基端案内プーリ45を経て基端プーリ43に至る部分は、本発明における長さが変わらない固定長部に相当する。
これにより、基端支持部材33が先端支持部材31に対して回動軸34回りに回動しても、張力発生索46が位置ずれすることがない。よって、張力発生索46から付与される張力を一定に維持することができ、各アーム部30,32,35の回動軸34を介して回転動作に伴う不用意な上下搖動等を防止することができる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図7は、第3実施形態の多関節アームCを示している。図7に示すように、多関節アームCは、前述した第1実施形態の多関節アームAと大略同じ構成を有しているが、上下を反転させて設けられている点が異なる。
即ち、多関節アームCは、基台50が天井等の上壁下面Wに設けられ、基台50の下方に連結された基端アーム部51と、基端アーム部51の下方に連結された第1連結アーム部52と、第1連結アーム部52の下方に連結された第2連結アーム部53とを備えている。
基端アーム部51、第1連結アーム部52、及び第2連結アーム部53は、夫々、第1リンク部材54と第1リンク部材54の下方に平行の第2リンク部材55とを備えている。第1リンク部材54は、基端が第1基端水平軸56を介して基端支持部材57に連結され、先端が第1先端水平軸58を介して先端支持部材59に連結されている。第2リンク部材55は、基端が第2基端水平軸60を介して基端支持部材57に連結され、先端が第2先端水平軸61を介して先端支持部材59に連結されている。
また、第3実施形態においては、第2基端水平軸60の軸心と第1基端水平軸56の軸心とを通る直線、及び、第2基端水平軸60の軸心と第1基端水平軸56の軸心とを通る直線が、何れも第1基端水平軸56の軸心と第2先端水平軸61の軸心とを通る直線に直交(90°±10°)する。
基台50と基端アーム部51の基端支持部材57、基端アーム部51の先端支持部材59と第1連結アーム部52の基端支持部材57、第1連結アーム部52の先端支持部材59と第2連結アーム部53の基端支持部材57は、夫々、回動軸62を介して連結されている。
第1基端水平軸56には第1基端プーリ63が同軸に回転自在に支持されている。第2基端水平軸60には第2基端プーリ64が同軸に回転自在に支持されている。第2先端水平軸61には先端プーリ65が同軸に回転自在に支持されている。各プーリ51,52,53には、張力発生索66が巻き掛けられている。
張力発生索66の一端(先端)は、第2連結アーム部53(最も先端に位置する連結アーム部)の先端支持部材59に固定されている。張力発生索66の他端は、張力発生索66を上方に牽引するウインチ等の張力発生手段(図示しない)に連結されている。
張力発生索66は、基台50から鉛直下方に延びて、基端アーム部51の第2基端プーリ64に巻き掛けられ、第2基端プーリ64から上方に延びて、基端アーム部51の第1基端プーリ63に巻き掛けられ、更に、第1基端プーリ63から基端アーム部51の先端方向に延びて、基端アーム部51の先端プーリ65に巻き掛けられ、基端アーム部51の先端プーリ65から鉛直下方に延びる。
基端アーム部51の先端プーリ65から鉛直下方に延びる張力発生索66は、第1連結アーム部52の第2基端プーリ64に巻き掛けられ、第2基端プーリ64から上方に延びて、第1連結アーム部52の第1基端プーリ63に巻き掛けられ、更に、第1基端プーリ63から第1連結アーム部52の先端方向に延びて、第1連結アーム部52の先端プーリ65に巻き掛けられ、第1連結アーム部52の先端プーリ65から鉛直下方に延びる。
第1連結アーム部52の先端プーリ65から鉛直下方に延びる張力発生索66は、第2連結アーム部53の第2基端プーリ64に巻き掛けられ、第2基端プーリ64から上方に延びて、第2連結アーム部53の第1基端プーリ63に巻き掛けられ、更に、第1基端プーリ63から第2連結アーム部53の先端方向に延びて、第2連結アーム部53の先端プーリ65に巻き掛けられ、第2連結アーム部53の先端プーリ65から鉛直下方に延びて、第2連結アーム部53の先端支持部材59に固定される。
各アーム部51,52,53の第1リンク部材54(及び第2リンク部材55)には、何れも、第1基端プーリ63と先端プーリ65とに張られた張力発生索66から荷重に対抗する張力が付与される。
そして、各回動軸62を挿通する張力発生索66は、各回動軸62の軸線に一致して延びているので、各アーム部51,52,53が不用意に上下方向の搖動を生じることがない。
なお、上記の第1、第2、第3実施形態においては、3つのアーム部(基端アーム部2,30,51、第1連結アーム部3,32,52、第2連結アーム部4,35,53)を備える多関節アームA,B,Cを示したが、アーム部の数はこれに限るものでない。例えば、図示しないが、基端アーム部に単一の連結アームを連結したものや、或いは、基端アーム部に3つ以上の連結アームを連結したものであっても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
A,B,C…多関節アーム、1,50…基台、2,30,51…基端アーム部、3,32,52…第1連結アーム部(連結アーム部)、4,35,53…第2連結アーム部(連結アーム部)、5,36,54…第1リンク部材、6,37,55…第2リンク部材、7,33,57…基端支持部材、8,31,59…先端支持部材、9,38,56…第1基端水平軸、10,39,60…第2基端水平軸、11,40,58…第1先端水平軸、12,41,61…第2先端水平軸、16,46,66…張力発生索、17,34,62…回動軸、18…搖動駆動手段、19…回転駆動手段。
Claims (3)
- 基台に連結された基端アーム部と、該基端アーム部に連結された単一又は複数の連結アーム部とを備え、前記各アーム部は、何れも、水平方向に延びる第1リンク部材と、該第1リンク部材に対して平行に延びる第2リンク部材と、前記第1リンク部材の基端部を第1基端水平軸を介して支持すると共に前記第2リンク部材の基端部を第2基端水平軸を介して支持する基端支持部材と、前記第1リンク部材の先端部を第1先端水平軸を介して支持すると共に前記第2リンク部材の先端部を第2先端水平軸を介して支持する先端支持部材とを備え、互いに隣接する前記アーム部同士は、一方の前記アーム部の前記先端支持部材に上下方向に延びる軸線を有する回動軸を介して他方の前記アーム部の前記基端支持部材が連結されてなる多関節アームにおいて、
最も先端に位置する前記連結アーム部の前記先端支持部材に一端が固定され、他端が基台に延びて張力発生手段に連結された一本の張力発生索を備え、
前記張力発生索は、前記各アーム部の夫々の前記基端支持部材と前記先端支持部材との間においては、張力を発生させることにより前記第1リンク部材と前記第2リンク部材とを搖動させる位置に張られており、それ以外の部分では、長さが変わらない固定長部に張られており、該固定長部のうち、互いに連結されている前記先端支持部材と前記基端支持部材との間では、前記回動軸の軸心に沿って張られており、
前記各アーム部は、前記第1リンク部材と前記第2リンク部材とが水平姿勢のとき、前記第1基端水平軸の軸心及び前記第1先端水平軸の軸心を通る直線と前記第2基端水平軸の軸心及び前記第2先端水平軸の軸心を通る直線との間隔寸法は、前記先端支持部材に付与される荷重に応じて設定されていることを特徴とする多関節アーム。 - 前記張力発生索が、前記各アーム部の夫々における前記第2基端水平軸と前記第1先端水平軸との間に張られている場合には、前記第2基端水平軸と前記第1先端水平軸とを通る直線に対して、前記第1基端水平軸と前記第2基端水平軸とを通る直線が直交(90°±10°)するように、前記第1基端水平軸、前記第2基端水平軸、前記第1先端水平軸、及び前記第2先端水平軸が配設されていることを特徴とする請求項1記載の多関節アーム。
- 前記各アーム部は、前記第1リンク部材と前記第2リンク部材とを搖動させることにより前記基端支持部材に対して前記先端支持部材を上下方向に移動させる搖動駆動手段と、前記先端支持部材に連結された前記基端支持部材を前記回動軸回りに回転駆動する回転駆動手段とを備えることを特徴とする請求項1又は2記載の記載の多関節アーム。
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