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JP6934244B2 - Telescopic robot arm - Google Patents
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JP6934244B2 - Telescopic robot arm - Google Patents

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Description

本発明はテレスコピック型ロボットアームに関する。 The present invention relates to a telescopic robot arm.

過酷事故後の原子力発電所において溶融した核燃料の観察をするためのカメラ駆動装置として、ロボットアームが必要である。 A robot arm is required as a camera drive device for observing molten nuclear fuel in a nuclear power plant after a severe accident.

図15は従来のロボットアームを示す正面図である(参照:非特許文献1のFig.1(a))。図15のロボットアームは多関節型アームであって、最も重力の影響を受け易い水平に伸展した姿勢を示している。図15においては、多数のリンク101−1、101−2、…(3つのみ図示)は水平方向の関節102−1、102−2、…によってシリアルに連結されて基台103に導かれている。各関節102−1、102−2、…内に設けられたアクチュエータ(モータ)(図示せず)を駆動することによって駆動される。この場合、先端側のリンクたとえば101−4にカメラ106を設ける。 FIG. 15 is a front view showing a conventional robot arm (see: Fig. 1 (a) of Non-Patent Document 1). The robot arm of FIG. 15 is an articulated arm and shows a horizontally extended posture that is most susceptible to gravity. In FIG. 15, a large number of links 101-1, 101-2, ... (Only three are shown) are serially connected by horizontal joints 102-1, 102-2, ... And guided to the base 103. There is. It is driven by driving an actuator (motor) (not shown) provided in each of the joints 102-1, 102-2, .... In this case, the camera 106 is provided on the link on the tip side, for example, 101-4.

図15の従来のロボットアームは各関節102−1、102−2、…の曲げ自由度が大きく、従って、ロボットアームの全体の変位量も大きくなる。 In the conventional robot arm of FIG. 15, the degree of freedom of bending of each joint 102-1, 102-2, ... Is large, and therefore the total displacement amount of the robot arm is also large.

広瀬茂男、馬 書根:ワイヤ干渉駆動型ロボットアームの開発、計測自動制御学会論文集、26−11、1291/1298(1990)Shigeo Hirose, Shone Ma: Development of Wire Interference Driven Robot Arm, Proceedings of the Society of Instrument and Control Engineers, 26-11, 1291/1298 (1990)

しかしながら、図15の従来のロボットアームにおいては、各リンクの太さは同一でありかつ各関節にはアクチュエータが設けられているので、関節数が増大すると、リンク及びアクチュエータによりロボットアームの重量が過大となるという課題がある。また、ロボットアームを水平又は斜めに保持させる場合には、アクチュエータ駆動を必要とするので、消費電力が大きいという課題もある。 However, in the conventional robot arm shown in FIG. 15, the thickness of each link is the same and each joint is provided with an actuator. Therefore, when the number of joints increases, the weight of the robot arm becomes excessive due to the link and the actuator. There is a problem that it becomes. Further, when the robot arm is held horizontally or diagonally, an actuator drive is required, so that there is also a problem that power consumption is large.

上述の課題を解決するために、本発明に係るテレスコピック型ロボットアームは、基台と、基台に固定された外筒と、外筒に内挿された内筒と、外筒と内筒との間に内挿された複数の中間筒と、基台に固定され、外筒に対して中間筒及び内筒を直動して展開するための伸縮用アクチュエータと、少なくとも1つのワイヤと、基台に固定され、ワイヤの張力を調整して外筒、中間筒及び内筒を曲げるための曲げ用アクチュエータと、外筒の先端に設けられ、ワイヤを導くための1つのプーリを有する第1のプーリ機構と、中間筒の先端に設けられ、ワイヤを導くための1つのプーリを有する唯一の第2のプーリ機構とを具備し、ワイヤは、曲げ用アクチュエータに固定され、曲げ用アクチュエータから第1のプーリ機構を介して複数の第2のプーリ機構の1つのプーリ機構のプーリに巻回され、複数の第2のプーリ機構の1つのプーリ機構のプーリから折り返されて第1のプーリ機構の1つのプーリに巻回され、第1のプーリ機構の該1つのプーリから折り返されて複数の第2のプーリ機構の他のプーリ機構のプーリに巻回され、複数の第2のプーリ機構の他のプーリ機構のプーリから折り返されて第1のプーリ機構の他のプーリに巻回され、第1のプーリ機構の該他のプーリから折り返されて内筒の先端に固定されたものである。

In order to solve the above-mentioned problems, the telescopic robot arm according to the present invention includes a base, an outer cylinder fixed to the base, an inner cylinder inserted in the outer cylinder, and an outer cylinder and an inner cylinder. A plurality of intermediate cylinders inserted between the two, a telescopic actuator fixed to the base for linearly moving and deploying the intermediate cylinder and the inner cylinder with respect to the outer cylinder, and at least one wire and a base. A first that is fixed to a table and has a bending actuator for adjusting the tension of the wire to bend the outer cylinder, the intermediate cylinder and the inner cylinder, and one pulley provided at the tip of the outer cylinder for guiding the wire. It comprises a pulley mechanism and the only second pulley mechanism provided at the tip of the intermediate cylinder and having one pulley for guiding the wire, the wire being fixed to the bending actuator and first from the bending actuator. It is wound around the pulley of one pulley mechanism of the plurality of second pulley mechanisms via the pulley mechanism of the plurality of second pulley mechanisms, and is folded back from the pulley of one pulley mechanism of the plurality of second pulley mechanisms. It is wound around one pulley, folded back from the one pulley of the first pulley mechanism, and wound around the pulleys of the other pulley mechanisms of the plurality of second pulley mechanisms, and the other of the plurality of second pulley mechanisms. It is folded back from the pulley of the pulley mechanism, wound around another pulley of the first pulley mechanism, folded back from the other pulley of the first pulley mechanism, and fixed to the tip of the inner cylinder.

本発明によれば、筒が先端側程細くなりかつ回転関節が不要となるテレスコピック型アームの採用により軽量化を図ることができると共に、ワイヤによりロボットアームの曲げ自由度を保持できる。また、テレスコピック型の各筒は構造的に片持ち機構をなすので、ロボットアームを水平又は斜めに保持させる場合に電力消費を必要としない。 According to the present invention, the weight can be reduced by adopting a telescopic arm in which the cylinder becomes thinner toward the tip side and no rotary joint is required, and the degree of freedom of bending of the robot arm can be maintained by the wire. Further, since each telescopic type cylinder structurally has a cantilever mechanism, power consumption is not required when the robot arm is held horizontally or diagonally.

本発明に係るテレスコピック型ロボットアームの第1の実施の形態の収納状態を示す正面図である。It is a front view which shows the stored state of the 1st Embodiment of the telescopic type robot arm which concerns on this invention. 図1のテレスコピック型ロボットアームの展開状態を示す正面図であり、(A)は非曲げ状態を示し、(B)は曲げ状態を示す。It is a front view which shows the deployed state of the telescopic type robot arm of FIG. 1, (A) shows a non-bent state, and (B) shows a bent state. 本発明に係るテレスコピック型ロボットアームの第2の実施の形態の収納状態を示す正面図である。It is a front view which shows the stored state of the 2nd Embodiment of the telescopic type robot arm which concerns on this invention. 図3のテレスコピック型ロボットアームの展開状態を示す正面図であり、(A)は非曲げ状態を示し、(B)は曲げ状態を示す。3 is a front view showing a deployed state of the telescopic robot arm of FIG. 3, where FIG. 3A shows a non-bent state and FIG. 3B shows a bent state. 図3、図4のガイドを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the guide of FIG. 3 and FIG. 図5のガイドの代りのプーリ機構を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the pulley mechanism instead of the guide of FIG. 図5、図6のガイド、プーリ機構の変更例を示す斜視図である。5 is a perspective view showing a modified example of the guide and pulley mechanisms of FIGS. 5 and 6. 本発明に係るテレスコピック型ロボットアームの第3の実施の形態の収納状態を示す正面図である。It is a front view which shows the stored state of the 3rd Embodiment of the telescopic type robot arm which concerns on this invention. 図8のテレスコピック型ロボットアームの展開状態を示す正面図であり、(A)は非曲げ状態を示し、(B)は曲げ状態を示す。8 is a front view showing a deployed state of the telescopic robot arm of FIG. 8, where FIG. 8A shows a non-bent state and FIG. 8B shows a bent state. 図8、図9のワイヤ及びプーリ機構を概略的に示す図である。8 is a diagram schematically showing a wire and pulley mechanism of FIGS. 8 and 9. 図10のプーリ機構21”aの第1の例を示し、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。A first example of the pulley mechanism 21 "a of FIG. 10 is shown, (A) is a perspective view, (B) is a front view, and (C) is a side view. 図10のプーリ機構21”aの第2の例を示し、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。A second example of the pulley mechanism 21 "a of FIG. 10 is shown, (A) is a perspective view, (B) is a front view, and (C) is a side view. 図10のプーリ機構21”aの第3の例を示し、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。A third example of the pulley mechanism 21 "a of FIG. 10 is shown, (A) is a perspective view, (B) is a front view, and (C) is a side view. 図10のプーリ機構21”aの第4の例を示し、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。A fourth example of the pulley mechanism 21 "a of FIG. 10 is shown, (A) is a perspective view, (B) is a front view, and (C) is a side view. 従来のロボットアームを示す正面図である。It is a front view which shows the conventional robot arm.

図1は本発明に係るテレスコピック型ロボットアームの第1の実施の形態の収納状態を示す正面図である。 FIG. 1 is a front view showing a stored state of the first embodiment of the telescopic robot arm according to the present invention.

図1において、制御ユニット(図示せず)が内蔵されている基台1には外筒21が固定され、外筒21に内筒22を内挿し、外筒21と内筒22との間に少なくとも1つの中間筒23を挿入する。内筒22の先端にはカメラ3が設けられる。図1においては、中間筒23は3つであるが、他の数になし得る。外筒21、中間筒23及び内筒22は先端側程細くなるテレスコピック機構2をなし、図示しないアクチュエータ(モータ、油圧シリンダー等)によって径方向Rに直動して伸縮する。内筒22の先端にはワイヤ4の一端が接続され、ワイヤ4の他端は基台1に固定されたアクチュエータ(モータ)5に接続され、これにより、ワイヤ4の張力はアクチュエータ5によって調整される。 In FIG. 1, an outer cylinder 21 is fixed to a base 1 in which a control unit (not shown) is built, an inner cylinder 22 is inserted into the outer cylinder 21, and an inner cylinder 22 is inserted between the outer cylinder 21 and the inner cylinder 22. At least one intermediate cylinder 23 is inserted. A camera 3 is provided at the tip of the inner cylinder 22. In FIG. 1, the number of intermediate cylinders 23 is three, but other numbers can be used. The outer cylinder 21, the intermediate cylinder 23, and the inner cylinder 22 form a telescopic mechanism 2 that becomes thinner toward the tip side, and expands and contracts by linearly moving in the radial direction R by an actuator (motor, hydraulic cylinder, etc.) (not shown). One end of the wire 4 is connected to the tip of the inner cylinder 22, and the other end of the wire 4 is connected to the actuator (motor) 5 fixed to the base 1, whereby the tension of the wire 4 is adjusted by the actuator 5. NS.

また、外筒21は支持棒6に図示しないアクチュエータによって角方向φに回転自在に支持され、支持棒6は移動台7に図示しないアクチュエータによって角方向θに回転自在に支持される。 Further, the outer cylinder 21 is rotatably supported in the angular direction φ by an actuator (not shown) on the support rod 6, and the support rod 6 is rotatably supported in the angular direction θ by an actuator (not shown) on the moving table 7.

図2は図1のテレスコピック型ロボットアームの展開状態を示す正面図であり、(A)は非曲げ状態を示し、(B)は曲げ状態を示す。 2A and 2B are front views showing the deployed state of the telescopic robot arm of FIG. 1, where FIG. 2A shows a non-bent state and FIG. 2B shows a bent state.

始めに、基台1に内蔵した図示しないアクチュエータによりテレスコピック機構2を径方向Rに直動して展開すると、図2の(A)に示すごとく、テレスコピック機構2の各筒21、23、22は構造的に片持ち機構をなすので、ロボットアームは消費電力を要せずに水平又は斜めに保持することができる。 First, when the telescopic mechanism 2 is linearly moved in the radial direction R by an actuator (not shown) built in the base 1 and deployed, as shown in FIG. 2A, the cylinders 21, 23, and 22 of the telescopic mechanism 2 are Since it is structurally a cantilever mechanism, the robot arm can be held horizontally or diagonally without requiring power consumption.

次に、アクチュエータ5によりワイヤ4を巻き上げると、図2の(B)に示すごとく、ワイヤ4の張力によりテレスコピック機構2の各筒21、23、22は上方へ曲がる。しかし、この場合、特に、ワイヤ4で径が小さい内筒22を直接駆動するので、断面二次モーメントの小さい内筒22のみが大きく屈曲することになり、従って、根本側の外筒21、中間筒23の曲りは非常に小さく、先端側の内筒22の上方への曲りが顕著となる。この結果、ロボットアームの全体の変位量は比較的小さい。 Next, when the wire 4 is wound up by the actuator 5, as shown in FIG. 2B, the cylinders 21, 23, and 22 of the telescopic mechanism 2 bend upward due to the tension of the wire 4. However, in this case, in particular, since the inner cylinder 22 having a small diameter is directly driven by the wire 4, only the inner cylinder 22 having a small moment of inertia of area is greatly bent. The bending of the cylinder 23 is very small, and the bending of the inner cylinder 22 on the tip side is remarkable. As a result, the total displacement of the robot arm is relatively small.

このように、図1、図2のテレスコピック型ロボットアームはワイヤ4の伸縮により曲げ自由度を保持できる。 As described above, the telescopic robot arm of FIGS. 1 and 2 can maintain the degree of freedom of bending by expanding and contracting the wire 4.

尚、図1、図2においては、アクチュエータ(モータ)5は基台1の上部に固定されているが、基台1の外部たとえば下部に固定された他のアクチュエータを設けると共に、内筒22と当該他のアクチュエータとの間にワイヤを設けてもよい。つまり、アクチュエータ及びワイヤを、それぞれ、2以上設けてもよい。これにより、ロボットアームの曲げ自由度を大きくできる。 In addition, in FIGS. 1 and 2, the actuator (motor) 5 is fixed to the upper part of the base 1, but another actuator fixed to the outside of the base 1, for example, the lower part is provided, and the inner cylinder 22 and the actuator (motor) 5 are provided. A wire may be provided between the actuator and the other actuator. That is, two or more actuators and wires may be provided, respectively. As a result, the degree of freedom of bending of the robot arm can be increased.

図3は本発明に係るテレスコピック型ロボットアームの第2の実施の形態の収納状態を示す正面図である。 FIG. 3 is a front view showing a stored state of the second embodiment of the telescopic robot arm according to the present invention.

図3においては、ワイヤ4を導くために、外筒21、中間筒23にガイド21a、23aを設けてある。尚、ガイド21a、23aは外筒21、各中間筒23に1つ設けているが、外筒21、中間筒23のすべてに設ける必要はなく、少なくとも1つ設ければよく、又、外筒21、中間筒23にそれぞれ複数設けてもよい。 In FIG. 3, guides 21a and 23a are provided on the outer cylinder 21 and the intermediate cylinder 23 in order to guide the wire 4. Although one guide 21a and 23a are provided on the outer cylinder 21 and each intermediate cylinder 23, it is not necessary to provide the guides 21a and 23a on all of the outer cylinder 21 and the intermediate cylinder 23, and at least one guide 21a and 23a may be provided. A plurality of 21 and the intermediate cylinder 23 may be provided.

図4は図3のテレスコピック型ロボットアームの展開状態を示す正面図であり、(A)は非曲げ状態を示し、(B)は曲げ状態を示す。 4A and 4B are front views showing the deployed state of the telescopic robot arm of FIG. 3, where FIG. 4A shows a non-bent state and FIG. 4B shows a bent state.

始めに、基台1に内蔵した図示しないアクチュエータによりテレスコピック機構2を径方向Rに直動して展開すると、図4の(A)に示すごとく、テレスコピック機構2の各筒21、23、22は構造的に片持ち機構をなすので、ロボットアームは消費電力を要せずに水平又は斜めと保持することができる。このとき、ワイヤ4はガイド21a、23aによりテレスコピック機構2の外筒21、中間筒23及び内筒22に沿って存在する。 First, when the telescopic mechanism 2 is linearly moved in the radial direction R by an actuator (not shown) built in the base 1 and deployed, as shown in FIG. 4A, the cylinders 21, 23, and 22 of the telescopic mechanism 2 are Since it is structurally a cantilever mechanism, the robot arm can be held horizontally or diagonally without requiring power consumption. At this time, the wires 4 are present along the outer cylinder 21, the intermediate cylinder 23, and the inner cylinder 22 of the telescopic mechanism 2 by the guides 21a and 23a.

次に、アクチュエータ5によりワイヤ4を巻き上げると、図4の(B)に示すごとく、ワイヤ4は外筒21、中間筒23及び内筒22に沿って存在するので、テレスコピック機構2に対して一定の曲げモーメントを生成する.従って、この場合も、テレスコピック機構2の各筒21、23、22は上方へ曲がるが、根本側の外筒21、中間筒23の曲りは小さく、径が小さい内筒22の上方への曲りが顕著となる。しかし、曲げに寄与するワイヤ長さが短いので、曲がり量は小さい分、微調整できる。尚、図2の(B)の場合と同様に、ロボットアームの全体の変位量は小さい。 Next, when the wire 4 is wound up by the actuator 5, as shown in FIG. 4B, the wire 4 exists along the outer cylinder 21, the intermediate cylinder 23, and the inner cylinder 22, and is therefore constant with respect to the telescopic mechanism 2. Generates the bending moment of. Therefore, also in this case, the respective cylinders 21, 23, and 22 of the telescopic mechanism 2 are bent upward, but the outer cylinder 21 and the intermediate cylinder 23 on the root side are slightly bent, and the inner cylinder 22 having a small diameter is bent upward. It becomes remarkable. However, since the wire length that contributes to bending is short, the amount of bending is small and fine adjustment is possible. As in the case of (B) of FIG. 2, the total displacement amount of the robot arm is small.

このように、図3、図4のテレスコピック型ロボットアームはワイヤ4の伸縮により曲げ自由度を保持できると共に、内筒22の位置つまりカメラ3の位置を微調整できる。 As described above, the telescopic robot arm of FIGS. 3 and 4 can maintain the degree of freedom of bending by expanding and contracting the wire 4, and can finely adjust the position of the inner cylinder 22, that is, the position of the camera 3.

図5は図3、図4のガイド21a(23a)の例を示す。図5において、211は筒用孔、212はワイヤ用孔である。尚、ガイド21a(23a)の代りに、図6に示すプーリ機構21’a(23’a)を用いてもよい。図6において、211’は筒用孔、212’はワイヤ巻回用プーリである。また、図3、図4においては、アクチュエータ(モータ)5は基台1の内部に固定されているが、基台1の内部に他のアクチュエータを設け、内筒22と他のアクチュエータとの間にワイヤを設けてもよい。たとえば、アクチュエータを合計3個、ワイヤを合計3個設けた場合には、図7の(A)に示すガイド21a(23a)又は図7の(B)に示すプーリ機構21’a(23’a)を用いる。 FIG. 5 shows an example of the guides 21a (23a) of FIGS. 3 and 4. In FIG. 5, 211 is a cylinder hole and 212 is a wire hole. Instead of the guide 21a (23a), the pulley mechanism 21'a (23'a) shown in FIG. 6 may be used. In FIG. 6, 211'is a cylinder hole and 212' is a wire winding pulley. Further, in FIGS. 3 and 4, the actuator (motor) 5 is fixed inside the base 1, but another actuator is provided inside the base 1 between the inner cylinder 22 and the other actuator. A wire may be provided in the. For example, when a total of three actuators and a total of three wires are provided, the guide 21a (23a) shown in FIG. 7A or the pulley mechanism 21'a (23'a) shown in FIG. 7B is provided. ) Is used.

図8は本発明に係るテレスコピック型ロボットアームの第3の実施の形態の収納状態を示す正面図である。 FIG. 8 is a front view showing a stored state of the third embodiment of the telescopic robot arm according to the present invention.

図8においては、ワイヤ4−1、4−2、4−3を導くために、外筒21、中間筒23にプーリ機構21”a、23’a(図9参照)を設けてある。この場合、プーリ機構21”aは各ワイヤ4−1、4−2、4−3に対して3つのプーリを有するのに対し、プーリ機構23’aは、図7の(B)の場合と同様に、各ワイヤ4−1、4−2、4−3に対して1つのプーリを有する。尚、プーリ機構21’aは少なくとも1つの中間筒23に設ければよい。また、プーリ機構21”aについては後述する。 In FIG. 8, pulley mechanisms 21 "a, 23'a (see FIG. 9) are provided on the outer cylinder 21 and the intermediate cylinder 23 in order to guide the wires 4-1, 4-2, and 4-3. In this case, the pulley mechanism 21 "a has three pulleys for each wire 4-1, 4-2, 4-3, whereas the pulley mechanism 23'a is the same as in the case of FIG. 7B. Has one pulley for each wire 4-1, 4-2, 4-3. The pulley mechanism 21'a may be provided in at least one intermediate cylinder 23. The pulley mechanism 21 "a will be described later.

図9は図8のテレスコピック型ロボットアームの展開状態を示す正面図であり、(A)は非曲げ状態を示し、(B)は曲げ状態を示す。 9 is a front view showing the deployed state of the telescopic robot arm of FIG. 8, where FIG. 9A shows a non-bent state and FIG. 9B shows a bent state.

始めに、基台1に内蔵した図示しないアクチュエータによりテレスコピック機構2を径方向Rに直動して展開すると、図9の(A)に示すごとく、テレスコピック機構2の各筒21、23、22は構造的に片持ち機構をなすので、ロボットアームは消費電力を要せずに水平又は斜めと保持することができる。このとき、ワイヤ4−1、4−2、4−3はプーリ機構21”a、23’aによりテレスコピック機構2の外筒21、中間筒23及び内筒22に沿って存在する。 First, when the telescopic mechanism 2 is linearly moved in the radial direction R by an actuator (not shown) built in the base 1 and deployed, as shown in FIG. 9A, the cylinders 21, 23, and 22 of the telescopic mechanism 2 are Since it is structurally a cantilever mechanism, the robot arm can be held horizontally or diagonally without requiring power consumption. At this time, the wires 4-1, 4-2, and 4-3 are present along the outer cylinder 21, the intermediate cylinder 23, and the inner cylinder 22 of the telescopic mechanism 2 by the pulley mechanisms 21 "a, 23'a.

次に、アクチュエータ5−1によりワイヤ4−1を巻き上げると、図9の(B)に示すごとく、ワイヤ4−1はプーリ機構21”aからプーリ機構23’aを折り返すことによって中間筒23に曲げモーメントを発生し、この結果、中間筒23も上方に大きく曲がる。また、ワイヤ4−1はプーリ機構21”aから内筒22に折り返すことによって内筒22に曲げモーメントを発生し、この結果、内筒22も上方に大きく曲がる。つまり、中間筒23及び内筒22はすべて上方に大きく曲がる。従って、図1、図2の第1の実施の形態及び図3、図4の第2の実施の形態に比較してロボットアームの全体の変位量を大きくできる。 Next, when the wire 4-1 is wound up by the actuator 5-1 as shown in FIG. 9B, the wire 4-1 is formed into the intermediate cylinder 23 by folding back the pulley mechanism 23'a from the pulley mechanism 21 "a. A bending moment is generated, and as a result, the intermediate cylinder 23 also bends greatly upward. Further, the wire 4-1 is folded back from the pulley mechanism 21 "a to the inner cylinder 22 to generate a bending moment in the inner cylinder 22, and as a result, this result. , The inner cylinder 22 also bends greatly upward. That is, the intermediate cylinder 23 and the inner cylinder 22 all bend upward greatly. Therefore, the total displacement amount of the robot arm can be increased as compared with the first embodiment of FIGS. 1 and 2 and the second embodiment of FIGS. 3 and 4.

図10は図8、図9のワイヤ及びプーリ機構の関係を示す図である。尚、図10においては、中間筒23は3つの中間筒23−1、23−2、23−3とし、これらに固定されたプーリ機構を23’a−1、23’a−2、23’a−3とする。尚、図10における中間筒23、内筒22は先細の円筒になっているが、通常の円筒でもよい。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the wire and pulley mechanisms of FIGS. 8 and 9. In FIG. 10, the intermediate cylinder 23 is three intermediate cylinders 23-1, 23-2, 23-3, and the pulley mechanisms fixed to these are 23'a-1, 23'a-2, 23'. Let it be a-3. Although the intermediate cylinder 23 and the inner cylinder 22 in FIG. 10 are tapered cylinders, they may be ordinary cylinders.

図10に示すように、ワイヤ4−1はアクチュエータ5−1からの中間筒23−1に固定されたプーリ機構23’a−1のプーリ213’−1を折り返して外筒21に固定されたプーリ機構21”aのプーリ212”−1に巻回され、また、プーリ機構21”aのプーリ212’−1から折り返されてから中間筒23−2に固定されたプーリ機構23’a−2のプーリ213’−2を折り返して外筒21に固定されたプーリ機構21”a−2のプーリ212”−2に巻回され、さらに、プーリ機構21”a−2のプーリ212”−2から折り返されてから中間筒23−3に固定されたプーリ機構23’a−3のプーリ213’−3を折り返して外筒21に固定されたプーリ機構21”aのプーリ212”−3に巻回され、最後に、プーリ機構21”aのプーリ212”−3から折り返されてから内筒22の先端に固定される。つまり、ワイヤ4−1はアクチュエータ5−1から途中でプーリ機構21”aとプーリ機構23’a−1、23’a−2、23’a−3との間を折り返され、最後に、内筒22の先端に固定される。 As shown in FIG. 10, the wire 4-1 is fixed to the outer cylinder 21 by folding back the pulley 213'-1 of the pulley mechanism 23'a-1 fixed to the intermediate cylinder 23-1 from the actuator 5-1. The pulley mechanism 23'a-2 is wound around the pulley 212 "-1 of the pulley mechanism 21" a, folded back from the pulley 212'-1 of the pulley mechanism 21 "a, and then fixed to the intermediate cylinder 23-2. The pulley 213'-2 is folded back and wound around the pulley 212 "-2 of the pulley mechanism 21" a-2 fixed to the outer cylinder 21, and further from the pulley 212 "-2 of the pulley mechanism 21" a-2. After being folded back, the pulley 213'-3 of the pulley mechanism 23'a-3 fixed to the intermediate cylinder 23-3 is folded back and wound around the pulley 212 "-3 of the pulley mechanism 21" a fixed to the outer cylinder 21. Finally, the wire 4-1 is folded back from the pulley 212 "-3 of the pulley mechanism 21" a and then fixed to the tip of the inner cylinder 22. That is, the wire 4-1 is connected to the pulley mechanism 21 "a" on the way from the actuator 5-1. It is folded back between the pulley mechanism 23'a -1, 23'a-2, and 23'a-3, and finally fixed to the tip of the inner cylinder 22.

同様に、ワイヤ4−2はアクチュエータ5−2からプーリ機構21”aとプーリ機構23’a−1、23’a−2、23’a−3との間を折り返されて内筒22の先端に固定され、また、ワイヤ4−3はアクチュエータ5−3からプーリ機構21”aとプーリ機構23’a−1、23’a−2、23’a−3との間を折り返されて内筒22の先端に固定される。 Similarly, the wire 4-2 is folded back from the actuator 5-2 between the pulley mechanism 21 "a and the pulley mechanisms 23'a-1, 23'a-2, 23'a-3, and the tip of the inner cylinder 22 is formed. The wire 4-3 is folded back from the actuator 5-3 between the pulley mechanism 21 "a and the pulley mechanisms 23'a-1, 23'a-2, 23'a-3 to form an inner cylinder. It is fixed to the tip of 22.

このように、外筒21に固定されたプーリ機構21”aは3×3(=9)個のプーリを有し、中間筒23−1、23−2、23−3に固定されたプーリ機構23’a−1、23’a−2、23’a−3は3個のプーリを有する。尚、中間筒23−1、23−2、23−3に固定されたプーリ機構23’a−1、23’a−2、23’a−3は、上述のごとく、図7の(B)に示すプーリ機構と同一の構造を有する。 As described above, the pulley mechanism 21 "a fixed to the outer cylinder 21 has 3 × 3 (= 9) pulleys, and the pulley mechanism fixed to the intermediate cylinders 23-1, 23-2, 23-3. The 23'a-1, 23'a-2, and 23'a-3 have three pulleys. The pulley mechanism 23'a- fixed to the intermediate cylinders 23-1, 23-2, and 23-3. As described above, 1, 23'a-2 and 23'a-3 have the same structure as the pulley mechanism shown in FIG. 7B.

次に、図9、図10のプーリ機構21”aの例について説明する。 Next, an example of the pulley mechanism 21 "a of FIGS. 9 and 10 will be described.

図11は図9、図10のプーリ機構21”aの第1の例を示し、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。 11A and 11B show a first example of the pulley mechanism 21 "a of FIGS. 9 and 10, FIG. 11A is a perspective view, FIG. 11B is a front view, and FIG. 11C is a side view.

図11に示すように、中心に外筒用孔211”を設け、プーリ機構21”aの周方向にワイヤ4−1用プーリ212”−1、212”−2、212”−3、ワイヤ4−2用プーリ212”−1、212”−2、212”−3、ワイヤ4−3用プーリ212”−1、212”−2、212”−3を設ける。但し、図11に示すごとく、プーリ機構21”aの周方向にプーリを設けると、プーリ機構21”aの捩れる方向の力を発生する。 As shown in FIG. 11, an outer cylinder hole 211 "is provided in the center, and wire 4-1 pulleys 212" -1, 212 "-2, 212" -3, and wires 4 are provided in the circumferential direction of the pulley mechanism 21 "a. -2 pulleys 212 "-1, 212" -2, 212 "-3 and wire 4-3 pulleys 212" -1, 212 "-2, 212" -3 are provided. However, as shown in FIG. 11, When the pulley is provided in the circumferential direction of the pulley mechanism 21 "a, a force in the twisting direction of the pulley mechanism 21" a is generated.

図12は図9、図10のプーリ機構21”aの第2の例を示し、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。 12A and 9B show a second example of the pulley mechanism 21 "a of FIGS. 9 and 10, FIG. 12A is a perspective view, FIG. 12B is a front view, and FIG. 12C is a side view.

図12に示すように、中心に外筒用孔211”を設け、プーリ機構21”aの径方向にワイヤ4−1用プーリ212”−1、212”−2、212”−3、ワイヤ4−2用プーリ212”−1、212”−2、212”−3、ワイヤ4−3用プーリ212”−1、212”−2、212”−3を設ける。但し、図12に示すごとく、プーリ機構21”aの径方向にプーリを設けると、テレスコピック型ロボットアームの最外径が大きくなる. As shown in FIG. 12, an outer cylinder hole 211 "is provided in the center, and wire 4-1 pulleys 212" -1, 212 "-2, 212" -3, and wires 4 are provided in the radial direction of the pulley mechanism 21 "a. -2 pulleys 212 "-1, 212" -2, 212 "-3 and wire 4-3 pulleys 212" -1, 212 "-2, 212" -3 are provided. However, as shown in FIG. 12, If a pulley is provided in the radial direction of the pulley mechanism 21 "a, the outermost diameter of the telescopic robot arm becomes large.

図13は図9、図10のプーリ機構21”aの第3の例を示し、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。 13 shows a third example of the pulley mechanism 21 "a of FIGS. 9 and 10, (A) is a perspective view, (B) is a front view, and (C) is a side view.

図13に示すように、中心に外筒用孔211”を設け、プーリ機構21”aの等間隔の軸方向にワイヤ4−1用プーリ212”−1、212”−2、212”−3、ワイヤ4−2用プーリ212”−1、212”−2、212”−3、ワイヤ4−3用プーリ212”−1、212”−2、212”−3を設ける。但し、図13に示すごとく、プーリ機構21”aの軸方向にプーリを設けると、ワイヤ同士が干渉する。 As shown in FIG. 13, an outer cylinder hole 211 "is provided in the center, and wire 4-1 pulleys 212" -1, 212 "-2, 212" -3 are provided in the axial direction of the pulley mechanism 21 "a at equal intervals. , Wire 4-2 pulleys 212 "-1, 212" -2, 212 "-3, and wire 4-3 pulleys 212" -1, 212 "-2, 212" -3 are provided. As shown, if the pulley is provided in the axial direction of the pulley mechanism 21 "a, the wires interfere with each other.

図14は図9、図10のプーリ機構21”aの第4の例を示し、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。 14 shows a fourth example of the pulley mechanism 21 "a of FIGS. 9 and 10, (A) is a perspective view, (B) is a front view, and (C) is a side view.

図14に示すように、図13の場合と同様に、中心に外筒用孔211”を設け、プーリ機構21”aの等間隔の軸方向にかつロボットアームの先端に向って傾斜してワイヤ4−1用プーリ212”−1、212”−2、212”−3、ワイヤ4−2用プーリ212”−1、212”−2、212”−3、ワイヤ4−3用プーリ212”−1、212”−2、212”−3を設ける。 As shown in FIG. 14, as in the case of FIG. 13, the outer cylinder hole 211 ”is provided in the center, and the wire is inclined in the axial direction of the pulley mechanism 21” a at equal intervals and toward the tip of the robot arm. 4-1 pulley 212 "-1, 212" -2, 212 "-3, wire 4-2 pulley 212" -1, 212 "-2, 212" -3, wire 4-3 pulley 212 "- 1, 212 "-2, 212" -3 are provided.

尚、上述の実施の形態においては、外筒21、中間筒23、内筒22は同一の材料より構成されているが、先端側から根本側に向って剛性が小さくなる材料で構成してもよい。つまり、基台1側の外筒21、中間筒23の剛性を内筒22の剛性より小さくする。これにより、ロボットアームの全体の変位量をより大きくできる。 In the above-described embodiment, the outer cylinder 21, the intermediate cylinder 23, and the inner cylinder 22 are made of the same material, but may be made of a material whose rigidity decreases from the tip side to the root side. good. That is, the rigidity of the outer cylinder 21 and the intermediate cylinder 23 on the base 1 side is made smaller than the rigidity of the inner cylinder 22. As a result, the total displacement amount of the robot arm can be increased.

また、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲のいかなる変更にも適用し得る。 The present invention may also be applied to any modification of the obvious scope of the embodiments described above.

本発明は原子力発電所における核燃料の観察のためのカメラ駆動装置以外の高所作業用ロボットアームとしても利用できる。 The present invention can also be used as a robot arm for aerial work other than a camera drive device for observing nuclear fuel in a nuclear power plant.

1:基台
2:テレスコピック機構
21:外筒
22:内筒
23:中間筒
21a、23a:ガイド
21’a、23’a、23’a−1、23’a−2、23’a−3:プーリ機構
21”a:プーリ機構
3:カメラ
4、4−1、4−2、4−3:ワイヤ
5、5−1:アクチュエータ
6:支持棒
7:移動台
101−1、101−2、101−3、…:リンク
102−1、102−2、102−3、…:関節
103:基台
104−1、104−2、…:プーリ
105−1、105−2、105−3、…:ワイヤ
106:カメラ
1: Base 2: Telescopic mechanism 21: Outer cylinder 22: Inner cylinder 23: Intermediate cylinder 21a, 23a: Guides 21'a, 23'a, 23'a-1, 23'a-2, 23'a-3 : Pulley mechanism 21 "a: Pulley mechanism 3: Camera 4, 4-1, 4-2, 4-3: Wire 5, 5-1: Actuator 6: Support rod 7: Moving table 101-1, 101-2, 101-3, ...: Links 102-1, 102-2, 102-3, ...: Joints 103: Bases 104-1, 104-2, ...: Pulleys 105-1, 105-2, 105-3, ... : Wire 106: Camera

Claims (6)

基台と、
前記基台に固定された外筒と、
前記外筒に内挿された内筒と、
前記外筒と前記内筒との間に内挿された複数の中間筒と、
前記基台に固定され、前記外筒に対して前記中間筒及び前記内筒を直動して展開するための伸縮用アクチュエータと、
少なくとも1つのワイヤと、
前記基台に固定され、前記ワイヤの張力を調整して前記外筒、前記中間筒及び前記内筒を曲げるための曲げ用アクチュエータと、
前記外筒の先端に設けられ、前記ワイヤを導くための複数のプーリを有する第1のプーリ機構と、
前記各中間筒の先端に設けられ、前記ワイヤを導くための1つのプーリを有する複数の第2のプーリ機構と
を具備し、
前記ワイヤは、
前記曲げ用アクチュエータに固定され、
前記曲げ用アクチュエータから前記第1のプーリ機構を介して前記複数の第2のプーリ機構の1つのプーリ機構のプーリに巻回され、
前記複数の第2のプーリ機構の1つのプーリ機構のプーリから折り返されて前記第1のプーリ機構の1つのプーリに巻回され、
前記第1のプーリ機構の該1つのプーリから折り返されて前記複数の第2のプーリ機構の他のプーリ機構のプーリに巻回され、
前記複数の第2のプーリ機構の他のプーリ機構のプーリから折り返されて前記第1のプーリ機構の他のプーリに巻回され、
前記第1のプーリ機構の該他のプーリから折り返されて前記内筒の先端に固定されたテレスコピック型ロボットアーム。
Base and
The outer cylinder fixed to the base and
The inner cylinder inserted into the outer cylinder and
A plurality of intermediate cylinders interpolated between the outer cylinder and the inner cylinder,
An expansion / contraction actuator fixed to the base for linearly moving and deploying the intermediate cylinder and the inner cylinder with respect to the outer cylinder.
With at least one wire,
A bending actuator fixed to the base and for adjusting the tension of the wire to bend the outer cylinder, the intermediate cylinder, and the inner cylinder.
A first pulley mechanism provided at the tip of the outer cylinder and having a plurality of pulleys for guiding the wire, and a first pulley mechanism.
A plurality of second pulley mechanisms provided at the tip of each intermediate cylinder and having one pulley for guiding the wire are provided.
The wire
Fixed to the bending actuator
The bending actuator is wound around the pulley of one pulley mechanism of the plurality of second pulley mechanisms via the first pulley mechanism.
It is folded back from the pulley of one pulley mechanism of the plurality of second pulley mechanisms and wound around one pulley of the first pulley mechanism.
It is folded back from the one pulley of the first pulley mechanism and wound around the pulleys of the other pulley mechanisms of the plurality of second pulley mechanisms.
It is folded back from the pulleys of the other pulley mechanisms of the plurality of second pulley mechanisms and wound around the other pulleys of the first pulley mechanism.
A telescopic robot arm that is folded back from the other pulley of the first pulley mechanism and fixed to the tip of the inner cylinder.
前記第1のプーリ機構の複数のプーリは該第1のプーリ機構の周方向に設けられている請求項に記載のテレスコピック型ロボットアーム。 The telescopic robot arm according to claim 1 , wherein the plurality of pulleys of the first pulley mechanism are provided in the circumferential direction of the first pulley mechanism. 前記第1のプーリ機構の複数のプーリは該第1のプーリ機構の径方向に設けられている請求項に記載のテレスコピック型ロボットアーム。 The telescopic robot arm according to claim 1 , wherein the plurality of pulleys of the first pulley mechanism are provided in the radial direction of the first pulley mechanism. 前記第1のプーリ機構の複数のプーリは該第1のプーリ機構の軸方向に設けられている請求項に記載のテレスコピック型ロボットアーム。 The telescopic robot arm according to claim 1 , wherein the plurality of pulleys of the first pulley mechanism are provided in the axial direction of the first pulley mechanism. 前記第1のプーリ機構の複数のプーリは該第1のプーリ機構の軸方向にかつ前記ロボットアームの先端に向って傾斜して設けられている請求項に記載のテレスコピック型ロボットアーム。 The telescopic robot arm according to claim 1 , wherein the plurality of pulleys of the first pulley mechanism are provided so as to be inclined in the axial direction of the first pulley mechanism and toward the tip of the robot arm. 前記外筒、前記中間筒及び前記内筒の各剛性は前記基台側程小さくなっている請求項に記載のテレスコピック型ロボットアーム。 The telescopic robot arm according to claim 1 , wherein the rigidity of the outer cylinder, the intermediate cylinder, and the inner cylinder is smaller toward the base side.
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