(57)【要約】      （修正有）【課題】ワイヤに張力を与えて特定リンクを動作させる時、他のリンク間の相対角度が変化しない機構を提供すること。【解決手段】ワイヤ２００の端部と連結されてワイヤの引き作用時に回転する第１関節部１２０、前記第１関節部とリンクで連結される第２関節部１４０、及び前記第２関節部に自由回転できるように設置された回転板と回転板上に常に接するように設けられた一対のアイドルローラーで構成され、前記ワイヤがアイドルローラーの間を経由するワイヤガイド、を含むロボットアーム機構が紹介される。【選択図】図１
2015116661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤの端部と連結されてワイヤの引き作用時に回転する第１関節部、
前記第１関節部とリンクで連結される第２関節部、
前記第２関節部に自由回転できるように設置された回転板と回転板上に常に接するように設けられた一対のアイドルローラーで構成され、前記ワイヤがアイドルローラーの間を経由するワイヤガイド、を含むロボットアーム。
【請求項２】
前記回転板には、前記第２関節部に挿入される挿入軸が設けられ、前記挿入軸の外周面にベアリングが設けられて前記第２関節部が前記挿入軸を中心に自由回動することを特徴とする、請求項１に記載のロボットアーム。
【請求項３】
前記回転板の軸方向に一対のアイドルローラー軸が挿入され、前記アイドルローラー軸の端部に前記アイドルローラーが設けられることを特徴とする、請求項２に記載のロボットアーム。
【請求項４】
前記一対のアイドルローラーは、前記回転板の外側に突出して設けられることを特徴とする、請求項１に記載のロボットアーム。
【請求項５】
前記一対のアイドルローラーは、互いに接する点が前記回転板の中心軸の線上に常に位置するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のロボットアーム。
【請求項６】
前記一対のアイドルローラーは、互いに接する点が前記第２関節部の中心軸の線上に常に位置するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のロボットアーム。
【請求項７】
前記ワイヤは、前記一対のアイドルローラーの接点を常に通ることを特徴とする、請求項１に記載のロボットアーム。
【請求項８】
一端がワイヤの端部と連結されてワイヤの引き作用時に回転する第１リンク、
前記第１リンクの他端に一端が回転できるように結合された第２リンク、
前記第２リンクの他端に一端が回転できるように結合された第３リンク、
前記第２リンクと第３リンクが結合する位置で自由回転し、互いに接する一対のアイドルローラーが設けられたワイヤガイド、を含むロボットアーム。
【請求項９】
前記第２リンクと第３リンクが結合する位置で自由回転する回転板が設置され、前記ワイヤガイドは前記回転板上に設けられることを特徴とする、請求項８に記載のロボットアーム。
【請求項１０】
前記一対のアイドルローラーが互いに接する点は、前記回転板の中心軸線上に位置することを特徴とする、請求項９に記載のロボットアーム。
【請求項１１】
前記ワイヤは前記一対のアイドルローラーが互いに接する点を常に経由し、第２リンクの回転時に前記アイドルローラーを軸に折曲されることを特徴とする、請求項８に記載のロボットアーム。
【請求項１２】
前記ワイヤが折曲される時、前記アイドルローラーは各アイドルローラーの中心を連結した線が前記ワイヤの折曲された角を二等分するように回転することを特徴とする、請求項１１に記載のロボットアーム。
【請求項１３】
ワイヤの端部と連結されてワイヤの引き作用時に回転する第１関節部と前記第１関節部にリンクで連結される第２関節部を備え、前記第２関節部に自由回転できるように設置された回転板上に常に接するように設けられた一対のアイドルローラーが備えられたワイヤガイドからなるロボットアーム、を含むロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットアームおよびこれを含むロボットに関する。さらに詳しくは、ワイヤで駆動される多数個の関節を有するロボットアームにおいて、関節の回転に伴うワイヤの長さ変化が発生しないようにするロボットアームおよびこれを含むロボットに関する。
【発明の背景になる技術】
【０００２】
ロボットアーム、特に産業現場で使用される着用式ロボットアームは、多数個のリンクと関節で構成されて着用者の腕について共に移動し、着用者が重量物をホールディングして重量物の位置を移動させる時、着用者の動きに補助力を加えることにより着用者が重い重量物も困難なく動かすことができるようにする。
【０００３】
従来は、このような着用式ロボットアームの関節ごとにモータが備えられて、アーム全体で合わせて多数個のモータが備えらていたが、これはロボットアームの重量を過度に増加させる原因となり、着用者が過度な重量によって疲れやすくなるに伴い、作業の効率が大きく下がるようになる問題点があった。
【０００４】
よって、これを解決するために、最近は関節ごとにモータを備えるのではなく、多数個の関節を連結するワイヤと前記ワイヤを駆動する駆動部を備えることにより、少数の駆動部によって多数個の関節を動かすようにして、ロボットアームの重量を減少させようとしていたが、特定リンクの動作のためにワイヤに張力を与えてロボットアームが動作するようになる時、リンク間の相対角度が変化して共にワイヤの長さが変化することを解決することはできなかった。
【０００５】
前記の背景技術として説明された事項は、本発明の背景についての理解増進のためのものであるだけで、この技術分野で通常の知識を有する者にすでに知られた従来技術に該当することを認めるものとして受け入れられてはならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＫＲ１０−２０１１−００８０９２２Ａ、２０１１年７月１３日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するために提案されたもので、リンク間の角度変化に伴って特定リンクと結合したワイヤの長さ変化が発生しないように、ワイヤが常に角度変化が発生した関節の中心を通るようにするワイヤガイドを備えたロボットアームおよびこれを含むロボットを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するための本発明によるロボットアームは、ワイヤの端部と連結されてワイヤの引き作用時に回転する第１関節部、前記第１関節部とリンクで連結される第２関節部、及び前記第２関節部に自由回転できるように設置された回転板と回転板上に常に接するように設けられた一対のアイドルローラーで構成され、前記ワイヤがアイドルローラーの間を経由するワイヤガイド、を含む。
【０００９】
前記回転板には、前記第２関節部に挿入される挿入軸が設けられ、前記挿入軸の外周面にベアリングが設けられて前記第２関節部が前記挿入軸を中心に自由回動することができる。
【００１０】
前記回転板の軸方向に一対のアイドルローラー軸が挿入され、前記アイドルローラー軸の端部に前記アイドルローラーが設けられることができる。
【００１１】
前記一対のアイドルローラーは、前記回転板の外側に突出して設けられることができる。
【００１２】
前記一対のアイドルローラーは、互いに接する点が前記回転板の中心軸の線上に常に位置するように配置されることができる。
【００１３】
前記一対のアイドルローラーは、互いに接する点が前記第２関節部の中心軸の線上に常に位置するように配置されることができる。
【００１４】
前記ワイヤは、前記一対のアイドルローラーの接点を常に通ることができる。
【００１５】
本発明によるロボットアームは、一端がワイヤの端部と連結されてワイヤの引き作用時に回転する第１リンク、前記第１リンクの他端に一端が回転できるように結合された第２リンク、前記第２リンクの他端に一端が回転できるように結合された第３リンク、及び前記第２リンクと第３リンクが結合する位置で自由回転し、互いに接する一対のアイドルローラーが設けられたワイヤガイド、を含む。
【００１６】
前記第２リンクと第３リンクが結合する位置で自由回転する回転板が設置され、前記ワイヤガイドは前記回転板上に設けられることができる。
【００１７】
前記一対のアイドルローラーが互いに接する点は、前記回転板の中心軸線上に位置することができる。
【００１８】
前記ワイヤは前記一対のアイドルローラーが互いに接する点を常に経由し、第２リンクの回転時に前記アイドルローラーを軸に折曲されることができる。
【００１９】
前記ワイヤが折曲される時、前記アイドルローラーは各アイドルローラーの中心を連結した線が前記ワイヤの折曲された角を二等分するように回転することができる。
【００２０】
本発明によるロボットは、ワイヤの端部と連結されてワイヤの引き作用時に回転する第１関節部と前記第１関節部にリンクで連結される第２関節部を備え、前記第２関節部に自由回転できるように設置された回転板上に常に接するように設けられた一対のアイドルローラーが備えられたワイヤガイドからなるロボットアーム、を含む。
【発明の効果】
【００２１】
上述したような構造からなるロボットアームによれば、リンクの角度変化に伴うワイヤの長さ変化が発生せず、操作しようとする目標リンクの制御が正確になされることができる。
【００２２】
構造が複雑ではなくて故障のおそれが少なく、常に均一な操作力を提供することができて、商品の価値を増進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例によるロボットアームおよびこれを含むロボットの構成図である。
【図２】本発明の一実施例によるロボットアームおよびこれを含むロボットのＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるロボットアームおよびこれを含むロボットの作動の様子を示した図面である。
【発明を実施するための具体的な内容】
【００２４】
以下では添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例によるロボットアームおよびこれを含むロボットについて詳察する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施例によるロボットアームおよびこれを含むロボットの構成図であって、本発明の一実施例によるロボットアームおよびこれを含むロボットは、ワイヤ２００の端部と連結されてワイヤ２００の引き作用時に回転する第１関節部１２０、前記第１関節部１２０とリンクで連結される第２関節部１４０、及び前記第２関節部１４０に自由回転できるように設置された回転板３１０と回転板３１０上に常に接するように設けられた一対のアイドルローラー３３１で構成され、前記ワイヤ２００がアイドルローラー３３１の間を経由するワイヤガイド３００、を含む。
【００２６】
さらに具体的には、前記ロボットアームには第１リンク１１０と第２リンク１３０及び第３リンク１５０が備えられ、ヒンジピン結合ができるように貫通孔が形成された第１リンク１１０の一端と第２リンク１３０の一端で構成された第１関節部１２０、そして貫通孔が形成された第２リンク１３０の他端と第３リンク１５０の一端で構成された第２関節部１４０が備えられることができる。前記ワイヤ２００は、引き作用時に第１関節部１２０と第１リンク１１０を引き方向に回転させる役割を行う。前記第１リンク１1０には、グリッパー（図示なし）が設けられるか、また他のリンクが設けられることができ、前記第３リンク１５０の他端はロボットアームが設置されるロボット上部本体（図示なし）に結合するか又は追加的にまた他のリンクと結合することもできる。又は、前記第２関節部１４０が前記ロボット上部本体に結合することもできる。
【００２７】
一方、前記第２リンク１３０は、前記ワイヤ２００と別途にまた他のワイヤ２００と連結されて、また他のワイヤ２００の引き作用による外力印加時に前記第２関節部１４０の中心点を軸として回転することができ、回転時に前記第３リンク１５０と所定の角度を発生させるようになる。従来は、前記第２リンク１３０と前記第３リンク１５０とがなす角度が変化する時、変化する角度に伴うワイヤ２００の長さ変化が発生する問題があったのである。
【００２８】
したがって、本発明の一実施例によるロボットアームでは、前記第２リンク１３０と前記第３リンクの角度変化が発生しても、これに伴うワイヤ２００の長さ変化が発生しないようにするために、前記第２関節部１４０に前記ワイヤガイド３００を設けて前記ワイヤ２００が前記第２関節部１４０の回転に関係なく常に前記第２関節部１４０の中心点を通るようにしたのである。
【００２９】
このための前記ワイヤガイド３００の構成を図２を利用してさらに詳しく説明するなら、前記回転板３１０には前記第２関節部１４０に挿入される挿入軸３１１が設けられ、前記挿入軸３１１の外周面にベアリング３１２が設けられて前記第２関節部１４０及び第３関節部が前記挿入軸３１１に対して自由回動するように設けられている。
【００３０】
前記回転板３１０は、一側面が外部に露出し他側面が前記第２関節部１４０の内部に向かうように設けられ、前記挿入軸３１１は前記回転板３１０の外周面に沿って形成される円筒状のパネルになることもでき、又は前記回転板の他側面で常に第２関節部１４０の内部に向かって延長される円柱のロッド状に形成されることもできる。前記挿入軸３１１の形状については、多様な実施例が可能である。
【００３１】
一方、前記回転板３１０の軸方向に円形ロッド状の一対のアイドルローラー軸３３０が挿入され、前記アイドルローラー軸３３０の端部に前記アイドルローラー３３１が設けられることが好ましい。
【００３２】
また、前記一対のアイドルローラー３３１は、前記回転板３１０の外側に突出して設けられることが好ましい。したがって、前記アイドルローラー軸３３０は、前記回転板３１０に挿入時に一端部が外部に露出するように挿入され、前記露出した一端部に前記アイドルローラー３３１が設置されるのである。前記アイドルローラー３３１は、別途の前記アイドル軸と異なる材質のアイドルローラー３３１になることもでき、又は前記アイドルローラー軸３３０の一端部に外周面に沿って突出部を形成して前記アイドルローラー３３１を構成することもできる。また、前記アイドルローラー軸３３０は、外部で前記回転板３１０に挿入がされるか、又は前記回転板３１０で突出する形態で設けられることもできる。
【００３３】
一方、前記一対のアイドルローラー３３１は、互いに接する点が前記回転板３１０の中心軸の線上に常に位置するように配置されることが好ましい。このために、前記アイドルローラー軸３３０と前記アイドルローラー３３１は、前記回転板３１０の中心軸線４００を中心に互いとして対面するように配置されることが好ましい。
【００３４】
また、前記一対のアイドルローラー３３１は、互いに接する点が前記第２関節部１４０の中心軸の線上に常に位置するように配置されることが好ましい。
【００３５】
また、前記ワイヤ２００は、前記一対のアイドルローラー３３１の接点を常に通るようにすることが好ましい。すなわち、前記ワイヤ２００は、常に前記一対のアイドルローラー３３１の間を通るように位置するのである。
【００３６】
これにより、前記回転板３１０の中心軸線４００が前記第２関節部１４０の中心軸線と常に一致するようになって、前記ワイヤ２００が常に自由回動する前記回転板３１０の中心軸線４００と前記第２リンク１３０と前記第３リンク１５０の中心軸線を通るようになることにより、前記ワイヤ２００が前記第２関節部１４０の回転に影響を受けず常に一定の地点を通るようにすることができるのである。
【００３７】
では、本発明の一実施例によるロボットアームの作動様子を説明するために図３を参考して説明するなら、図３は、本発明の一実施例によるロボットアームおよびこれを含むロボットの作動様子を示した図面であって、前記したように前記ワイヤ２００は前記第１リンク１１０と連結されており、前記一対のアイドルローラー３３１の間を通るように設けられている。図３の（ａ）は、前記第２リンク１３０と前記第３リンク１５０が同一線上に位置するようになった場合であって、前記ワイヤ２００は、前記回転板３１０の中心軸線４００を通っている。そして、前記第２リンク１３０が外力によって回転するようになれば、前記第２リンク１３０は図３の（ｂ）に示されたように回転するようになり、共に前記第１リンク１１０も移動するようになって、前記ワイヤ２００は前記アイドルローラー３３１を中心に曲がるようになる。この時、前記ワイヤ２００が曲がるに伴い前記回転板３１０も共に回転するようになるが、前記したように、前記回転板３１０は前記第２関節部１４０に対して自由回転が可能になっており、前記ワイヤ２００の力の平衡によって前記アイドルローラー３３１は常に前記ワイヤ２００の折曲部に位置することにより、前記ワイヤ２００の折曲する角に関係なく常に前記ワイヤ２００の折曲部の中心に位置する。すなわち、一対のアイドルローラー３３１の中心を連結した線は、常に前記ワイヤ２００がなす角を二等分するのである。
【００３８】
前記回転板３１０が自由回転し、前記アイドルローラー３３１が一対からなっていることによって、前記ワイヤ２００の折曲程度及び折曲する方向、例えば時計方向だとか逆時計方向だとかに関係なく前記ワイヤ２００を両方で支持するようになり、前記ワイヤ２００が常に前記回転板３１０の中心軸線４００を通るようにすることができ、前記ワイヤ２００に引き作用が発生しなかったら、ワイヤ２００のうち最初に前記回転板３１０の中心軸線４００上に位置する地点は、前記ワイヤ２００が折曲っても継続して前記回転板３１０の中心軸線４００上に位置する。したがって、前記ワイヤ２００のうち前記回転板３１０の中心軸線４００に位置する地点から前記第１リンク１１０と連結された端部までの長さは、ほとんど一定の状態を維持するので、前記第２リンク１３０が回転して前記ワイヤ２００に折曲が発生するとしても誤作動及び誤操作が発生することを防止することができるのである。
【００３９】
一方、前記アイドルローラー３３１の直径が過度な場合には、前記ワイヤ２００の折曲される角が大きくなる時、前記ワイヤ２００が前記アイドルローラー３３１の外周面に沿って移動するに伴う長さ変化が発生することがあり得るので、前記アイドルローラー３３１の直径は、許容可能な前記ワイヤ２００の折曲される角の範囲内で外周面による長さ変化を最小限にすることができる程度で設定することが好ましい。
【００４０】
上述したような構造からなるロボットアームによれば、リンクの角度変化に伴うワイヤ２００の長さ変化が発生せず、操作しようとする目標リンクの制御が正確になされることができる。
【００４１】
構造が複雑ではなくて故障のおそれが少なて、常に均一な操作力を提供することができて、商品の価値を増進させることができる。
【００４２】
本発明は、特定の実施例に関して図示して説明したが、以下の特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を逸脱しない限度内で、本発明が多様に改良及び変化することができるということは、当業界で通常の知識を有する者において自明なことである。
【符号の説明】
【００４３】
１１０：第１リンク                １２０：第１関節部
１３０：第２リンク                １４０：第２関節部
１５０：第３リンク                ２００：ワイヤ
３００：ワイヤガイド              ３１０：回転板
３１１：挿入軸                    ３１２：ベアリング
３３０：アイドルローラー軸        ３３１：アイドルローラー
【図１】
2015116661.tif 000003
【図２】
2015116661.tif 000004
【図３】
2015116661.tif 000005