(57)【要約】　　　（修正有）【課題】駆動部の構造を大幅に簡素化できると共に、この部の構成部品に要求される高い剛性も容易かつ低コストにクリアできるアーム駆動機構を提供する。【解決手段】水平方向において平行な第１アーム１と第２アーム２を、両アーム１，２の根元側においてブラケット部材４に枢着するか又は直状ガイドに案内保持させて設けると共に、前記両アーム１，２の先端側に垂直方向を向いた第３アーム３を設け、該第３アーム３の先端側に荷重の負荷部１０を設けた２関節アーム機構において、前記第１，第２のいずれかのアーム根元側の支持部を上下揺動又は昇降させるため、前記いずれかのアーム１又は２の根元側に、モータ１４等の駆動力によって回転させられるスプロケット１２に掛回されて進退動作をするチェーン１７を、そのチェーン１７の進退部位において連繋する。【選択図】　　図１
2004136388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向において平行な第１アームと第２アームを、両アームの根元側においてブラケット部材に枢着するか又は直状ガイドに案内保持させて設けると共に、前記両アームの先端側に垂直方向を向いた第３アームを設け、該第３アームの先端側に荷重の負荷部を設けた２関節アーム機構において、前記第１，第２のいずれかのアーム根元側の支持部を上下揺動又は昇降させるため、前記いずれかのアームの根元側に、モータ等の駆動力によって回転させられるスプロケットに掛回されて進退動作をするチェーンを、そのチェーンの進退部位において連繋したことを特徴とする２関節アーム機構のアーム駆動機構。
【請求項２】
第１，第２アームの根元側がブラケット部材に枢着された２関節アーム機構では、第１アーム又は第２アームの枢着点に関し前方又は後方に、チェーンの進退部位を連繋した請求項１の２関節アーム機構のアーム駆動機構。
【請求項３】
第１，第２アームの根元側がブラケット部材に設けた直状ガイドにスライド可能に支持された２関節アーム機構では、垂直な直状ガイドに支持されたアームの根元部に、索体の進退部位を連繋した請求項１の２関節アーム機構のアーム駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２関節アーム機構を利用した荷重取扱装置におけるアーム駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より２関節アーム機構を平行リンクを用いて形成し、このアーム機構のアームに駆動力を伝動して前記アーム機構を垂直面内で伸縮乃至昇降させることにより、当該アーム機構におけるアーム先端部に形成した荷重の負荷部を垂直面内で前後動、乃至、上下動、あるいは、これらの動作を同時に行うようにした荷重取扱装置は、本願の発明者らによる特許出願等によって、例を挙げるまでもなく数多くの提案がなされており、また、多くの提案が実用に供されている。
【０００３】
上記の２関節アーム機構には、平行四辺形リンクによるパントグラフ機構を利用した機構が多い。その理由は、アーム先端の荷重の負荷点を垂直面内で上下動乃至前後動させるに当り、パントグラフ機構の拡大機構を利用することにより、前記負荷点を移動させるための駆動力をアーム機構に伝動する駆動部をコンパクトに形成することができるからである。
【０００４】
しかし、上記の平行リンクによるパントグラフ機構の拡大機能を利用して駆動部を構成すると、負荷点を上下動，水平動させるために、そのアーム機構の支点と力点を、水平ガイドと垂直ガイドに支持させた上で、少なくとも力点に駆動力を伝動できる構造としなければならないため、どうしても駆動部全体の構造が複雑になるのみならず、アーム機構に設定する支点と力点が水平方向，垂直方向に移動可能であるため、強度上の問題や負荷点が勝手に移動するいわゆるアーム流れの問題がある。
【０００５】
上記のような問題点に鑑み、本発明の発明者は、先に実公平５−１２２２６号に開示した解決案を提案した。提案した解決案は駆動部の構成を簡素化できるメリットが得られる構造であったが、簡素化したことによりアーム機構に昇降動作をさせる駆動源に大出力のモータ等を必要とする、或は、負荷点の位置決め精度を得るため、使用部位の高い加工精度が要求されると同時に高い剛性が要求されるなど、新たな問題点が派生した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような点に鑑み、駆動部の構造を大幅に簡素化できると共に、この部の構成部品に要求される高い剛性も容易かつ低コストにクリアできるアーム駆動機構を提供することを、その課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することを目的としてなされた本発明アーム駆動機構の構成は、水平方向において平行な第１アームと第２アームを、両アームの根元側においてブラケット部材に枢着するか又は直状ガイドに案内保持させて設けると共に、前記両アームの先端側に垂直方向を向いた第３アームを設け、該第３アームの先端側に荷重の負荷部を設けた２関節アーム機構において、前記第１，第２のいずれかのアーム根元側の支持部を上下揺動又は昇降させるため、前記いずれかのアームの根元側に、モータ等の駆動力によって回転させられるスプロケットに掛回されて進退動作をするチェーンを、そのチェーンの進退部位において連繋したことを特徴とするものである。
【０００８】
上記の本発明の構成において、第１，第２アームの根元側がブラケット部材に枢着された２関節アーム機構では、第１アーム又は第２アームの枢着点に関し前方又は後方に、チェーンの進退部位を連繋する。また、第１，第２アームの根元側がブラケット部材に設けた直状ガイドにスライド可能に支持された２関節アーム機構では、垂直な直状ガイドに支持されたアームの根元部に、索体の進退部位を連繋する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明機構の実施の形態例を図に拠り説明する。図１は第一例び２関節アーム機構に適用する本発明駆動機構の第一例を説明するための側面図、図２は図１の平面図、図３は第二例の２関節アーム機構に適用する本発明機構の第二例を説明するための側面図、図４は同じく第三例を説明するための側面図、図５は図３，図４の機構の要部の平面図、図６は第二例の２関節アーム機構に適用した本発明駆動機構の第四例を説明するための側面図、図７は図６の駆動機構を説明するための斜視図である。
【００１０】
図１，図２において、１，２は水平方向において平行かつ同長の第１アームと第２アームで、両アーム１，２の先端部は、第３アーム３に平行な軸によって枢着Ｐ１，Ｐ２されている一方、当該両アーム１，２の後端部は、本発明機構が装設される機筺となるブラケット部材４に、水平な軸によって枢着Ｐ３，Ｐ４（以下、枢着点Ｐ３，Ｐ４ともいう）されている。ここで、前記ブラケット部材４は、垂直な軸５を介して、ポール６又は天井側の支持部材７に旋回自在に支持されるものである。
【００１１】
前記第３アームには、垂直軸の軸受ブラケット８を介してほぼクランク状をなす第４アーム９が連結され、該第４アーム９の先端には、グリップや掴み具などを具備して形成された荷重の負荷部１０が形成され、以上により本発明駆動機構を適用する２関節アーム機構ａＭ１の一例を構成する。
【００１２】
上記アーム機構ａＭ１は、図１に仮想線で示すように、枢着点Ｐ３，Ｐ４を軸に垂直面内の上，下方向で角回転（上下揺動）可能であると共に、どの旋回位置においても第３アームが垂直姿勢を維持するので、第４アームは、水平姿勢を変えることなく上下方向で平行移動可能である。そして、このアーム機構ａＭ１は、ブラケット部材４によって垂直軸５を中心に水平面内で旋回できるから、負荷部１０を、三次元の可動範囲において任意の位置に位置付けることができる。
【００１３】
従来、上記アーム機構ａＭ１を、上，下動又は水平旋回させる、特に上，下動させる駆動機構は、実公平５−１２２２６号のような駆動機構が用いられており、問題があったことは、先に述べた通りである。
【００１４】
そこで本発明では、上記アーム機構ａＭ１の駆動機構を次のように形成したので、以下に説明する。まず、上記のブラケット部材４において、枢着点Ｐ３，Ｐ４より前方に位置し、かつ、上方へ変位した第１アームの根元側と干渉しない部位に、駆動スプロケット１２を有する水平な軸１１を設け、この軸１１のブラケット部材４の外面に設けた入力歯車１３に、ブレーキ（又はブレーキとクラッチ）を有すると共に、減速機を経由してその回転出力されるサーボモータなどによる駆動源１４の出力側が結合されている。具体的には前記入力歯車１３にこの歯車１３と同じ面のブラケット部材４の外面に配置された駆動源１４の出力歯車１５が噛合されている。
【００１５】
ここで、入力歯車１３と駆動源１４の出力歯車１５とをブラケット部材４の外面に位置付けたのは、両歯車１３，１５を、それらの歯数比を適宜変更したものに取換えることにより、増力比（減速比）を変更できるようにしたからである。
【００１６】
その理由は、例えば、第１，第２アーム１，２の長さが図示した例より長くなると、当該アーム１，２の先端速度が大きくなるので、その速度をアーム長が短かい場合と同じになるように、歯車１３，１５の歯数比を変更するためである。
【００１７】
この結果、第１，第２アーム１，２の長さが変っても、アーム先端の速度を同程度にしたアーム機構を構成できるので、アームの長さ違いによって負荷部の移動速度が変って取扱いにくくなったり、危険度が増したりすることを簡易な手法（歯車１３，１５の交換）によって事前に回避することができる。
【００１８】
上記の駆動スプロケット１２には、先端を第１アーム１に結合１６したチェーン１７の後方側を掛け、このチェーン１７の後端側をブラケット部材４の内部に設けたチェーンガイド１８に支持させ、当該チェーン１７の後端をブラケット部材４の内部に固定１９することにより、本発明駆動機構の一例が形成されている。
【００１９】
上記駆動機構の構成により、スプロケット１２が駆動源１４の出力によって正転又は逆転されると、チェーン１７における結合点１６とスプロケット１２の間に位置した当該チェーン１７の長さが変化する。これによって、前記アーム機構ａＭ１の第１アーム１を、垂直面内で上方又は下方へ移動させることができるので、アーム機構ａＭ１全体を上方又は下方へ移動させることを、自在に行うことが可能になる。そして、アーム機構ａＭ１における第１，第２アーム１，２を所望の高さになるようにスプロケット１２の回転方向と回転数を制御し、負荷部１０の所望の位置（高さ）で駆動源１４をロックすれば、アーム機構ａＭ１はその姿勢に保持される。
【００２０】
上述した駆動機構は、図３〜図５に例示したアーム機構ａＭ２においても同様に果たせるので、次にこの点について述べる。図３〜図５において、図１，図２と同一部材，同一部位は、同一符号で示している。
【００２１】
図３，図４は、２関節アーム機構ａＭ２の第１アーム１と第２アーム２の配置形態を、図１の例から変形させたもので、第１，第２アーム１，２の後端の枢着点Ｐ３，Ｐ４を、斜めに配置することにより、両アーム１，２の前端側の第３アーム３の枢着点Ｐ１，Ｐ２が前記枢着点Ｐ３，Ｐ４と平行になるように形成した。この結果、第３アーム３は、その前面側に垂直な軸受８を有する略台形状をなす形態のものを使用している。
【００２２】
図３，図４のアーム機構ａＭ２では、第３アーム３が変形したものであること、特に、第１，第２アーム１，２の先端との枢着点Ｐ１，Ｐ２が斜めになっていることにより、第４アーム９の先端負荷部１０を、より下方に位置付けることができる利点がある。
【００２３】
また、図４のアーム機構ａＭ２では、図１，図２におけるチェーン１７の結合点１６にスプロケット２０を配設し、チェーン１７の先端側をこのスプロケット２０に掛け回したあと、当該チェーン１７の先端をブラケット部材４に固定１６′することにより、駆動スプロケット１２に掛かる負荷の大きさを、動滑車の原理によって１／２に軽減することができる。なお、図５は、駆動源１４がサーボモータ１４ａ，ブレーキ１４ｂ，減速機１４ｃにより形成されている例を示している。また、駆動源１４の出力歯車１５とスプロケット１２の入力歯車１３とは、その歯数比が異なるものを適宜選択して、減速率（増力率）を変更することができる構成を具備する。この点は、図１，図２の本発明駆動機構においても同様である。
【００２４】
図６，図７は、本発明駆動機構の別例を第２のアーム機構ａＭ３に適用した例を示したものである。図６の２関節アーム機構は、水平方向において平行な第１と第２のアーム３１，３２、両アーム３１，３２の先端に枢着Ｐ１１，Ｐ１２した垂直方向の第３アーム３３を有する点は、先に述べた図１〜図５のアーム機構ａＭ１，ａＭ２の例と共通しているが、次の点で異なっている。
【００２５】
即ち、このアーム機構ａＭ３は、（イ）第１，第２アーム３１，３２の後端Ｐ１３，Ｐ１４と第３アーム３３の下端が仮想の直線Ｌの上にあり、（ロ）第２アーム３２の後端が第３アーム３３と平行な第４アーム３４によって第１アーム３１に連結Ｐ１５されており、（ハ）第１アーム３１の後端Ｐ１３がブラケット部材４に設けた垂直ガイド部材３５に支持案内され、（ニ）第２アーム３２の後端Ｐ１４がブラケット部材４に設けた水平ガイド部材３６に支持案内され、（ホ）第３アーム３３の下端に負荷部１０が形成されている点で、先に例示したアーム機構ａＭ１，ａＭ２と構成が異なっている。
【００２６】
上記アーム機構ａＭ３において、３７，３７′は第１アーム後端Ｐ１３と後述する補助アーム３１′の後端Ｐ１８に設けたローラブラケット３８を介して垂直ガイド部材３５に案内されるローラ等の転動体、３９は第２アーム後端Ｐ１４に設けたガイド部材３６に案内されるローラ等の転動体である。
【００２７】
上記アーム機構ａＭ３は、第１アーム３１と第３アーム３３に夫々に平行な補助アーム３１′と３３′を具備させ、両補助アーム３１′の先端と３３′の上端とを、第３アーム３３の延長端と第１アーム３１の延長端に枢着Ｐ１６，Ｐ１７している。なお、補助アーム３１′と３３′の後端Ｐ１８と下端Ｐ１９は、それぞれ第１アーム３１と第３アーム３３の後端Ｐ１３と下端（負荷部１０）と、平行なアーム姿勢に保持されるように連結されている。
【００２８】
上記の２関節アーム機構ａＭ３は、第２アーム３２の後端Ｐ１４を支点、負荷部１０を負荷点、第１アーム３１の後端Ｐ１３を力点とする直線Ｌの仮想定比槓杆と等価の機構であり、パントグラフ機構を利用した２関節アーム機構である。
【００２９】
従って、第１アーム３１の後端Ｐ１３を垂直ガイド部材３５に沿って上下動させると、仮想直線（槓杆）Ｌの上の負荷点１０が、その支点Ｐ１４による直線Ｌの分割比に従って拡大された上下動をする。
【００３０】
そこで、上記アーム機構ａＭ３に適用される本発明駆動機構として、第１アーム３１の後端Ｐ１３を垂直ガイド部材３５に沿って上下動させるため、次の構成を採った。即ち、第１アーム３１とその補助アーム３１′の後端Ｐ１３とＰ１４を結合した略三角状のローラブラケット３８の後部にスプロケット４０を設け、このスプロケット４０に、先端をブラケット部材４の内部に固定１６′したチェーン１７の後方側を掛け回してから、このチェーン１７を駆動源１４に駆動される固定位置の駆動スプロケット１２に掛け回し、掛け回したあとの当該チェーン１７の後方をガイドスプロケット４１、テンションスプロケット４２を経由させてブラケット部材４の内部に配設する構成とした。なお、４３はテンションスプロケット４２に連結吊下したテンションウエイト、４４はチェーン１７の後端固定点である。前記ウエイト４３はバネに代えてもよい。
【００３１】
上記構成により、チェーン１７における先端の固定点１６′と駆動スプロケット１２の間にあるチェーン１７の長さを、駆動源１４の出力による駆動スプロケット１２の正転又は逆転によって変化させ、これによって第１アーム後端Ｐ１３の垂直ガイド部材３５における位置を、任意に移動させたり、位置決めすることができる。従って、第３アーム３３の下端における負荷点１０の高さを、このアーム機構ａＭ３が姿勢変形できる垂直面内の範囲において自由に位置決めすることができる。
【００３２】
また、このアーム機構ａＭ３は、第２アーム３２の後端Ｐ１４（第４アーム３４の下端と共通）が水平ガイド部材３８に沿って自由に変位できるので、前記負荷点１０は、前記垂直面内で前後動することもできる。
【００３３】
本発明駆動機構は、図１〜図７により説明した２関節アーム機構ａＭ１〜ａＭ３に設けた負荷部１０を垂直面内で上下動させるために上下動させる第１アームの後端側を、当該アーム１に連結されたチェーン１７を駆動スプロケット１２を回転させて動作させることによって上下動させるようにしたので、駆動系の構成が、チェーン１７とこれを移動させる駆動スプロケット１２という既存の市販品を基本部材として形成でき、これにより至って低コストで駆動系を構成することができる。
【００３４】
また、市販されているチェーン１７や駆動スプロケット１２は、品質が安定している上に、耐荷重性能や強度などがきわめて大きいものから小さいものまで豊富にあって容易に入手できるので、荷重取扱装置をその荷重搬送能力別に種々製造する場合であっても、容易に対応できるメリットがある。
【００３５】
本発明において、上記チェーン１７は歯付ベルトや索を含む概念として用いており、またスプロケット１２も前記ベルトや索に対応するプーリ等の回転体を含む概念として用いている。従って、上記チェーン１７やスプロケット１２は、前記のような均等な代替品を用いても、本発明駆動機構を構成する。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上の通りであって、２関節アーム機構を用いた荷重取扱装置の駆動機構を、前記アーム機構のアームの根元側に、モータ等の駆動力によって回転させられるスプロケットに掛回されて進退動作をするチェーンを、そのチェーンの進退部位において連繋して構成したので、従来のラック，ピニオンや油圧，空圧シリンダを用いる駆動機構に比べ至ってシンプルであり、また、チェーンやスプロケットなどの構成部材は豊富で安定した品質の市販品を使用できるから、部品コストや製造コストの面でも有利になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一例び２関節アーム機構に適用する本発明駆動機構の第一例を説明するための側面図
【図２】図１の平面図
【図３】第二例の２関節アーム機構に適用する本発明機構の第二例を説明するための側面図
【図４】第三例を説明するための側面図
【図５】図３，図４の機構の要部の平面図
【図６】第二例の２関節アーム機構に適用した本発明駆動機構の第四例を説明するための側面図
【図７】図６の駆動機構を説明するための斜視図
【符号の説明】
１　　　　第１アーム
２　　　　第２アーム
３　　　　第３アーム
４　　　　ブラケット部材
５　　　　垂直軸
６　　　　ポール
７　　　　支持部材
８　　　　軸受ブラケット
９　　　　第４アーム
１０　　　　荷重の負荷部
１１　　　　水平軸
１２　　　　駆動スプロケット
１３　　　　入力歯車
１４　　　　駆動源
１５　　　　出力歯車
１６　　　　結合点
１７　　　　チェーン
１８　　　　チェーンガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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