JPS582800B2 - マニピユレ−タ等における作動力検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、マニピュレータ等における作動力検出装置
に関するものであり、さらに詳細には、マニピュレータ
やロボット等における腕部等の関節部の内部に、駆動装
置や減速装置を内装して、保守作業や交換作業等の緒作
業を行なうことができるようにしたマニピュレータ等に
おける作動力検出装置に関するものである。

従来、上記のごとき種類のマニピュレータ等における作
動力検出装置は、主として歪ゲージを貼付けて使用して
いた。

しかしながら、小型のサーボモータを応用したマニピュ
レータ等においては、歪ゲージを使用すると貼付部の長
期間における劣化などを防ぐためベローズに密封する必
要性等により大型化を余儀なくされ、しかも長期間使用
に対する貼付部の信頼度が低く満足できるものではなか
った。

また、駆動装置（モータ等）の電流から駆動トルクを求
めることもできるが、この場合にはつぎのどとき欠点が
あった。

すなわち、マニピュレータ等を小型化するためには、高
回転数の駆動装置を減速装置を介して大幅に減速して使
用しなければならないのであるが、この場合には、減速
装置における機械効率の低下が大きくなり、出力軸にか
かる負荷トルク（作動力）を精度高く求めることができ
ない。

また、出力軸側から逆転させることがきわめて困難とな
り、作動負荷に対してのマニピュレータ等の作動応答が
非常に悪いものとなる・その結果、負荷により駆動装置
が回転されようとする作動力の検出はきわめて困難であ
る。

高度な作業になる程、マニピュレータ等の作動力を精度
よく検出する装置が必要となり、また、コンパクト化の
叫ばれている折から、上記従来技術の改善が望まれてい
た。

この発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであ
って、コンパクトに内装可能に構成するとともに、高精
度にて作動力を検出することができるようにしたマニピ
ュレータ等における作動力検出装置を提供しようとする
ものである。

以下、図面を用いてこの発明の１実施例について詳細に
説明する。

第１図において１で示すのはマニピュレータで、遠隔操
作により作動制御されるものである。

２で示すのは、上腕部３および下腕部４等を支承するた
めの肩部で、通常走行台車（図示省略）等に装備されて
いる。

上腕部３、下腕部４は、それぞれの連結部（関節部）５
，６により折曲げ自在に構成して設けてあるとともに、
そのそれぞれの腕部３，４の適宜位置に設けた関節部７
，８により、回転自在に構成してある。

下腕部４の先端部には、その先端に指先部９を備えた手
首部１０が装着して設けてある。

前記関節部５，６，７．８のそれぞれには、第２図にお
いて示すごとき作動装置１１が内装して設けてあり、こ
の実施例においては、回転作用を行なう関節部７，８に
ついて例示している。

図において１２で示すのは、電気モータあるいは油圧、
空圧モータ等の駆動装置で、関節部７，８における駆動
側の管状本体１３内に内装して設けてある。

１４で示すのは、駆動装置１２と一体的に、あるいは連
動連結して設けた減速装置で、その出力軸１５には、被
駆動側の作動部材（被駆動体）１６がキー１７を介して
固装して設けてある。

出力軸１５は、減速装置１４に固装して設けた略環状の
ブラケット１８に、軸受１９，２０を介して支承されて
いる。

駆動装置１２および減速装置１４は、駆動側本体１３の
内周面に設けたボス部２１．２２に、軸受２３，２４を
介して回転自在に支承されている。

減速装置１４側を支承する軸受２４は、ブラケット１８
とボス部２２との間に介装して設けてある。

ブラケット１８の外周面部の一部には、駆動側本体１３
の内周面方向に突出させた突出部（作動力検出部材）２
５が設けてあり、この突出部２５は、駆動側本体１３内
においてブラケット１８と同心にして配設したＣ形状の
支持部材２６の空間部２７内に挿入して設けてある。

Ｃ形状に形成した支持部材２６は、その一端部２８側を
、皿ネジのごとき締結具２９，２９を介して駆動側本体
１３の内周面３０に固定して設けてあるとともに、その
他端部３１側は自由端に構成して設けてある。

また、支持部材２６は、例えば鋼板のごとき弾性部材に
て構成して設けてあり、その両面側（内、外周面側）に
おいて、駆動側本体１３の内周面３０およびブラケット
１８の外周面３２との間に設けた空隙部３３．３４によ
り、前記空間部２７を自在に広狭操作することができる
ようになっている。

前記支持部材２６における固定端部２８および自由端部
３１には、突出部２５と協働してマニピユレータによる
操作時における作動力を検出するための作動力検出装置
３５が装着して設けてある。

作動力検出装置３５は、例えば第３図において示すごと
く、作動力を検知するための検知部材（センサー）３６
および鋼球３７を介して突出部２５を押圧するための押
圧力調節部材３８等より構成して設けてある。

検知部材３６は、例えば荷重計にて構成してあり、支持
部材２６の固定端部において、突出部２５と対応する面
部に設けた凹部３９内に装着してある。

検知部材３６の検知部４０は、突出部２５の一側面と当
接自在に構成して設けてあるとともに、この検知部４０
を押圧することにより、荷重が検出されるようになって
いる。

検知部４０は、出力軸１５の軸心から一定の距離Ｒを隔
てた位置に配設して設けてある。

したがって、検知部４０を介して検出される荷重を作動
力（作動トルク）として検出することができるようにな
っている。

前記鋼球３７および押圧力調節部材３８は、前記凹部３
９の軸心と同一直線上において自由端部３１に設けた孔
（螺子孔）４１内に装着して設けてあり、押圧力調節部
材３８は、孔４１内に螺着してある。

鋼球３７は、押圧力調節部材３８を介して常時突出部２
５に当接せしめられているとともに、突出部２５を介し
て検知部４０を押圧することができるように構成してあ
る。

そして、この検知部４０を押圧する押圧力は、押圧力調
節部材３８を操作することにより自在に行なえるように
なっている。

検知部材３６は、例えば、拡散形半導体式圧力交換器等
により構成されている。

なお、前記ブラケット１８は、減速装置１４側に装着さ
れる場合に限定されず、空間的に余裕のある場所、例え
ば駆動装置１２側の適宜位置に装着して設けてもよいこ
とは勿論である。

以上の構成において、この発明の作用について説明する
。

手首部１０における指先部９により保守作業や交換作業
等の作業を遠隔操作するのであるが、作業をする前に、
作動力検出装置３５をセットしておく。

すなわち、押圧力調節部材３８、鋼球３７を介して検知
部材３６に一定の予圧を加えておくのである。

例えば、正、逆回転のいづれの方向の場合にも同程度の
作動トルクを検出したい場合には、検知部材３６の定格
荷重の％までの予圧（荷重）を加えておけばよい。

予圧を加える際には、押圧力調節部材３８を徐々にねじ
込んで行けばよい。

押圧力調節部材３８をねじ込んで行けば、空間部２７の
間隔が広がり、それに伴い支持部材２６に弾性力（復元
力）が蓄勢されて、この弾性力により突出部２５を介し
て検知部４０が予圧されるからである。

したがって、検知部材３６の定格荷重が例えばＰｋ９で
あるとすれば、±１／２Ｐ・Ｒのトルクを検出すること
ができる。

この予圧は、必ずしも定格荷重の号に設定する必要はな
く、検知部材３６の例えば１０％〜９０％程度の範囲内
として、その中の設定点を増幅器（図示省略）での基準
点（出力二〇）として正・逆方向の作動トルクを検出す
ることも可能である。

予圧を検知部材３６の定格の１０係以上とするのは、検
知部材３６や鋼球３７が振動することによって検出精度
が低下するのを防止すると吉もに、検知部材３６や鋼球
３７の接触部が振動により損耗するのを防止するためで
ある。

以上のごとくセットされた作動力検出装置３５を用いて
作業を行なえば、作業時における負荷抵抗が負荷トルク
として検出でき、正・逆回転方向のいずれの方向の作業
力（作動トルク）も正確に検出することができる。

しかも、この構成の場合には、作動力の検出は減速装置
１４の減速過程における機械効率の低下によっては一切
影響を受けないので、きわめて精密な作動力の検出が行
なえるものである。

また、作動力検出装置３５は、管状の駆動側本体１３内
の適宜な空間部材に内装することができ、検知部材３６
も単純な荷重計にて構成してあるので、マニピュレータ
１における腕部３，４等をきわめて細腕にてコンパクト
にて構成できる。

また、逆転時においても、作動力検出装置３５において
ガタあるいはパックラッシュがないので、正確性が保障
される。

しかも、長期間使用に対する安定性もきわめて良好であ
り、従来の歪ゲージのごとき長期間使用による不安定要
素がない。

また、小型、軽量の高速モーター等の駆動装置１２を大
きく減速して使用しても、作動トルクの検出、調整には
不都合が生ぜず、したがって、装置の小型化かつ強力化
が図れる。

特に、この発明においては、Ｃ型状の支持部材２６は変
位の少ない一端部２８のみにて固定されているとともに
、撓みの発生する部分が空隙部３３．３４を介して他の
部分との接触を防止されているので、撓み等の変動に対
してもヒステリシスが小さく、安定した検出精度を得る
ことができる。

しかも、支持部材２６は、駆動側本体１３内の適宜な空
間部を利用できるので、コンパクト化を図りながら組込
むことができる等の著効を奏するものである。

なお、この発明は、マニピュレータに限定されるもので
はなく、その他のロボット等にも適用できるものである
。

また、この発明の作用、効果を逸脱することなくこの発
明の構成に変更を加えたものもこの発明に属するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の１実施例を示すものであって、第１
図はこの発明に係る装置を備えたマニピュレータの説明
図、第２図はこの発明の要部の側断面説明図、第３図は
第２図における■−■線方向の断面図である。 ７，８……関節部、１３……駆動本体、１４……減速装
置、１５……出力軸、１６……被駆動体、２５……作動
力検出部材（突出部）、２６……支持部材、２８……端
部、３６……検知部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 駆動本体１３と被駆動体１６とに分割構成してなる
   関節部７，８を備えたマニピュレータ等において、前記
   駆動本体１３内に、前記被駆動体１６を作動させるため
   の駆動装置を前記駆動本体１３に対して回動自在に装着
   して設けるとともに、前記駆動装置における減速装置１
   ４の出力軸１５に前記被駆動体１６を装着して設け、前
   記駆動本体１３内に、その一端部２８側を前記駆動本体
   １３に固装した略Ｃ形状の支持部材２６を設け、前記支
   持部材２６における前記固定端部２８に、負荷荷重を検
   出するための検知部材３６を設けるとともに、前記駆動
   装置の一部に、負荷荷重に応じて前記検知部材３６を押
   圧作動させるための作動力検知部材２５を設けたことを
   特徴とするマニピュレータ等における作動力検出装置。