JPH0197586A - Manipulator - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To reduce the weight of a manipulator and increase its handling weight by allowing a magnet adapted to be moved by an arbitrarily angle by the action of superconductive coils fixed to one arm to freely swing about the fixing pin of the other arm. CONSTITUTION: Depending upon an operation command from a controller 5, another controller 4 held inside an arm 6a of a manipulator instructs a power source system 3 of the polarity and magnetic-field intensity of superconductive coils 1a and 1b to thereby cause the superconductive coils 1a and 1b to generate the instructed polarity and magnetic field. A magnet 2 thus placed within magnetic fields turns accordingly about a pin 7 to the position or angle where the forces are balanced and stops there. In this turning movement, another arm 6b connected to the magnet 2 also turns to the prescribed angular position, which finishes bending the joint of the manipulator. Such employment of the superconductive coils 1a and 1b generates a large torque, allows an increase in the handling weight of the manipulator and reduces the weight of the manipulator itself.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、産業用ロボット等、人間に代って作業を行う
ことが可能な人工の腕に係り、特に、大きな力を必要と
し、かつ軽量で柔軟な動きを要求されるマニピュレータ
に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an artificial arm such as an industrial robot that can perform tasks in place of a human, and particularly to an artificial arm that requires a large amount of force and Concerning manipulators that are lightweight and require flexible movements.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

産業用ロボット等、人間に代って作業を行うマニピュレ
ータの関節を駆動するには、関節部に直接駆動機構を設
ける場合と、駆動機構本体は関節部から離れた場所に設
置し、トルクチューブ、ワイヤ等を介して関節部を駆動
する場合とが一般的である。これらの力持では、大きな
トルクで関節を駆動する場合にはモータ等の駆動源が大
きなものとなり、全体重量も大となり、また構造も複雑
なものとなる。尚、超電導を応用したアクチュエータと
して関連するものとしては特開昭５６−１７６４等が挙
げられる。To drive the joints of a manipulator such as an industrial robot that performs work in place of humans, there are two ways to drive the joints of a manipulator that performs work in place of humans: one is to provide a drive mechanism directly to the joint, and the other is to install the drive mechanism body away from the joint and use a torque tube, Commonly, the joints are driven via wires or the like. In these pushers, when driving the joints with a large torque, the drive source such as a motor becomes large, the overall weight becomes large, and the structure becomes complicated. Incidentally, related actuators using superconductivity include Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-1764.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術の問題点は、必要トルクに対して関節駆動
系の重量が重く、構造が複雑であり、またアームと関節
駆動系とが歯車等により機械的につながれているため、
柔軟な動きができない点にあった。また、関節駆動源と
して電動モータを用いる場合は、その電源、及び油圧モ
ータを用いる場合は油圧源が必要であり、大きなトルク
を必要とするマニピュレータでは、これら電源、油圧源
が大きなものとなる問題もあった。The problems with the above-mentioned conventional technology are that the weight of the joint drive system is heavy relative to the required torque, the structure is complicated, and the arm and the joint drive system are mechanically connected by gears, etc.
He was unable to move flexibly. In addition, when an electric motor is used as a joint drive source, a power source is required, and when a hydraulic motor is used, a hydraulic power source is required.For manipulators that require large torque, these power sources and hydraulic power sources become large. There was also.

本発明の目的は、簡単な構造で、大きなトルクの発生が
可能であり、かつ軽量であり、更に小さな電源で動作が
可能な関節駆動系を提供することにある。An object of the present invention is to provide a joint drive system that has a simple structure, is capable of generating large torque, is lightweight, and can operate with a small power source.

Ｃ問題点を解決するための手段〕 上記目的は、関節駆動系として一方のアームに固定され
た複数個の超電導コイルと、他方のアームに固定され、
固定ピンのまわりに回転が可能な磁石とで構成し、超電
導コイルの発生する磁界の強さ、極性をコントローラに
より制御することで磁石の位置を任意の角度だけ動かす
機構とすることで達成される。Means for Solving Problem C] The above object is to provide a joint drive system including a plurality of superconducting coils fixed to one arm, fixed to the other arm,
This is achieved by using a mechanism that consists of a fixed pin and a rotatable magnet, and a controller that controls the strength and polarity of the magnetic field generated by the superconducting coil to move the magnet position by an arbitrary angle. .

〔作用〕[Effect]

マニピュレータ全体の構造を簡略化するための方法とし
て、マニピュレータ関節部に直接アクチュエータを設置
するダイレクトドライブ方式が多くなってきたが、アク
チュエータを電動モータとした場合は、モータ、減速機
、ベアリング類が必要となり、関節部重量が大となる。Direct drive systems, in which the actuator is installed directly at the manipulator joints, have become more common as a way to simplify the overall structure of the manipulator, but if the actuator is an electric motor, a motor, reducer, and bearings are required. Therefore, the weight of the joint becomes large.

これに対し、本発明の基本的な原理は、２個の電磁石の
間に回転できるように、支持された永久磁石を置いた場
合電磁石の極性９強さを適当に変化させることにより、
永久磁石を電磁石の間で連続な動作をさせること、ある
いは−点で固定することが可能となることを利用してい
る。この機構で、電磁石を一方のアームに固定し、永久
磁石を他方のアームに固定し、さらに両者のアームを自
由に回転できるように支持することにより、一方のアー
ムに対して他方のアームを所定の角度だけ動作すること
がで、きる。それによって、非常に簡単なＶ＆構のマニ
ピュレータ用関節部を構成することができる。On the other hand, the basic principle of the present invention is that when a supported permanent magnet is placed between two electromagnets in a rotatable manner, the polarity of the electromagnets is changed appropriately.
It takes advantage of the fact that permanent magnets can be moved continuously between electromagnets or fixed at a negative point. With this mechanism, an electromagnet is fixed to one arm, a permanent magnet is fixed to the other arm, and both arms are supported so that they can rotate freely, so that one arm is fixed to the other arm. It can only operate at an angle of . Thereby, a very simple V& structure manipulator joint can be constructed.

〔実施例〕〔Example〕

第１図に本発明の実施例を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

２個の超電導コイルｌａ、ｌｂはマニピュレータの一方
のアーム６ａの内部に固定され、この超電導コイルｌａ
、ｌｂは、同様に一方のアーム６ａの内部に固定された
電源系３を介してコントローラ４に接続されており、こ
のコントローラ４は、信号ケーブルによりマニピュレー
タ全体の動きを制御するコントローラ５に接続されてい
る。Two superconducting coils la and lb are fixed inside one arm 6a of the manipulator, and this superconducting coil la
, lb are connected to a controller 4 via a power supply system 3 similarly fixed inside one arm 6a, and this controller 4 is connected to a controller 5 that controls the movement of the entire manipulator by a signal cable. ing.

−電磁石２は、一方のアーム６ａの端に設けられたピン
７を介して継かった他方のアーム６ｂの端に固定されて
おり、この磁石２はピン７を中心とした回転運動が可能
である。コントローラ５からの動作指令に基づき、マニ
ピュレータのアーム６ａ内部のコントローラ４は、超電
導コイルｌａ。- The electromagnet 2 is fixed to the end of the other arm 6b connected to the end of the arm 6a through a pin 7, and the magnet 2 is rotatable around the pin 7. be. Based on the operation command from the controller 5, the controller 4 inside the arm 6a of the manipulator activates the superconducting coil la.

ｌｂそれぞれの極性１強さを電源系３に指示することに
より、超電導コイルｌａ、ｌｂそれぞれに指定された極
性と磁場が発生し、この磁場の中におかれた磁石２は、
力がバランスする位置（角度）までピン７を中心として
回転し、その位置で固定され、この時の磁石２に接続さ
れたアーム６ｂも所定の角度まで動作し、マニピュレー
タの関節を曲げる動作が完了する。超電導コイルｌａ、
ｌｂは、少ない電力で強い磁場を発生させることができ
るため１本実施例によれば少ない電力、少さな電源で、
大きなトルクを発生させ、かつ軽量で簡単な構造の関節
駆動系を構成することが可能となり、取扱い重量に対し
て非常に軽量かつ構造の簡単なマニピュレータが製作で
きるという効果がある。By instructing the power supply system 3 about the polarity 1 strength of each of the superconducting coils la and lb, the designated polarity and magnetic field are generated in each of the superconducting coils la and lb, and the magnet 2 placed in this magnetic field is
The arm 6b rotates around the pin 7 to a position (angle) where the forces are balanced and is fixed at that position. At this time, the arm 6b connected to the magnet 2 also moves to a predetermined angle, completing the action of bending the joint of the manipulator. do. superconducting coil la,
lb can generate a strong magnetic field with a small amount of electric power, so according to this embodiment, with a small amount of electric power and a small power source,
It is possible to construct a joint drive system that generates a large torque and has a lightweight and simple structure, and has the effect that a manipulator that is extremely lightweight and has a simple structure relative to the handling weight can be manufactured.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、超電導コイルを用いることにより、大
トルク、軽量なアクチュエータが可能となるので、従来
のマニピュレータに比べて取扱い重量とマニピュレータ
総重量の比をより大きく、すなわち、取扱い重量が大き
く、かつ軽いマニピュレータが可能となる。このことは
、マニピュレータを移動機構に搭載する時に、搭載でき
る機器を増せるという効果がある。また、アクチュエー
タの構造が簡単であるため、故障が少なくなり。According to the present invention, by using a superconducting coil, a large torque and lightweight actuator is possible, so the ratio of the handling weight to the total manipulator weight is larger than that of conventional manipulators, that is, the handling weight is large. Moreover, a light manipulator becomes possible. This has the effect of increasing the number of devices that can be mounted when the manipulator is mounted on the moving mechanism. Additionally, the actuator's simple structure reduces failures.

また保守が容易となるという効果がある。これらの効果
は、実施例に示したコントローラ４、電源系３を関節の
外部に設置する場合でも同様でありまた、磁石２を超電
導磁石とすることでも同様の効果がある。It also has the effect of making maintenance easier. These effects are the same even when the controller 4 and the power supply system 3 shown in the embodiment are installed outside the joint, and the same effects can be obtained when the magnet 2 is a superconducting magnet.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例であり、マニピュレータ関節
部を示す図である。 １・・・超電導コイル、２・・・永久磁石、３・・・電
源系、４・・・コントローラ、５・・・コントローラ、
６・・・アーム、７・・・ピン。FIG. 1 is an embodiment of the present invention, and is a diagram showing a manipulator joint. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Superconducting coil, 2... Permanent magnet, 3... Power supply system, 4... Controller, 5... Controller,
6...arm, 7...pin.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １、アームに固定された複数の超電導コイルとピンを中
心に回転動作が可能な磁石よりなる駆動機構を関節部に
設けたことを特徴とするマニピュレータ。1. A manipulator characterized in that a drive mechanism comprising a plurality of superconducting coils fixed to an arm and a magnet capable of rotating around a pin is provided at the joint.