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JPS6260236B2 - - Google Patents
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JPS6260236B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6260236B2
JPS6260236B2 JP18566284A JP18566284A JPS6260236B2 JP S6260236 B2 JPS6260236 B2 JP S6260236B2 JP 18566284 A JP18566284 A JP 18566284A JP 18566284 A JP18566284 A JP 18566284A JP S6260236 B2 JPS6260236 B2 JP S6260236B2
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JP
Japan
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link
swing
plane
rod
swinging
Prior art date
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Expired
Application number
JP18566284A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6161786A (en
Inventor
Juji Nakahara
Kunio Myawaki
Azuma Hisayasu
Jiro Tsuji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanadevia Corp
Original Assignee
Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Priority to JP18566284A priority Critical patent/JPS6161786A/en
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  • Manipulator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は例えば産業用ロボツトなどに使用され
るフレキシブルアームに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a flexible arm used in, for example, industrial robots.

従来の技術 産業用ロボツトに使用されているアームの多く
は、リンク機構を採用したものであつた。このリ
ンク機構によると、作業空間が狭くて且つ正面に
障害物がある場合には不適当であつた。この欠点
を解消するものとして、厚みが変化させられた多
数の円板を連結させて構成すると共に、この円板
を回転させることにより、任意の方向に曲げられ
るようにしたアーム(特開昭58―59785号公報)
及び多関節型アーム(特開昭59―129687号公報)
が提案されている。
Prior Art Most of the arms used in industrial robots employ link mechanisms. This link mechanism is not suitable when the work space is narrow and there are obstacles in front. In order to overcome this drawback, an arm was constructed by connecting a large number of discs with varying thicknesses, and by rotating these discs, the arm could be bent in any direction (Japanese Patent Laid-Open No. 58 - Publication No. 59785)
and multi-jointed arm (Japanese Patent Application Laid-open No. 129687/1987)
is proposed.

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記従来のアームによると、任意の方
向に曲げることはできても、同時に伸縮させるこ
とができず、従つて複雑な工程の自動化を図る場
合に支障があつた。
Problems to be Solved by the Invention However, although the above-mentioned conventional arm can be bent in any direction, it cannot be expanded and contracted at the same time, which poses a problem when attempting to automate complex processes. Ta.

問題を解決するための手段 上記問題を解決するため、本発明のフレキシブ
ルアームは、第1平面内に120゜置きで放射状に
配置されると共にそれぞれ一端部同志が連結され
た3本の棒状体と、各棒状体にその軸心方向で摺
動自在に保持された摺動体と、上記各棒状体の他
端部にそれぞれ一端部が軸支されて、第1平面に
垂直な第2平面内で揺動自在な第1及び第2揺動
リンクと、各第1揺動リンクとそれに対応する摺
動体とを連結して第1揺動リンクと第1平面によ
つて区切られる一方の空間内で案内する第1連結
リンクと、各第2揺動リンクとそれに対応する摺
動体とを連結して第2揺動リンクを第1平面によ
つて区切られる他方の空間内で案内する第2連結
リンクとから成る基本単位体を複数個連結して構
成し、且つ上記基本単位体同志の連結部である一
方の基本単位体の各第1揺動リンクと他方の基本
単位体の各第2揺動リンクとの他端部同志を球面
軸受を介して連結したものである。上記構成にお
いて、120゜置きに配置された棒状体の一端部に
設けられた第1及び第2揺動リンクの各組を同一
揺動角でもつて揺動させれば、フレキシブルアー
ムは伸縮し、また第1及び第2揺動リンクの各組
を異なる揺動角でもつて揺動させれば、フレキシ
ブルアームは所定の方向に曲がる。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the flexible arm of the present invention includes three rod-shaped bodies arranged radially at 120° intervals in a first plane and each having one end connected to the other. , a sliding body held by each rod-shaped body so as to be slidable in its axial direction, and one end of which is pivotally supported by the other end of each of the rod-shaped bodies, and within a second plane perpendicular to the first plane. The first and second swinging links, which are swingable, and each first swinging link and the corresponding sliding body are connected in one space separated by the first swinging link and the first plane. A first connecting link that guides, and a second connecting link that connects each second swinging link and its corresponding sliding body and guides the second swinging link in the other space separated by the first plane. It is constructed by connecting a plurality of basic units consisting of, and each first swinging link of one basic unit and each second swinging link of the other basic unit is a connecting part of the basic units. The other end of the link is connected to the link via a spherical bearing. In the above configuration, if each set of the first and second swing links provided at one end of the rod-shaped body arranged at 120° intervals is swung at the same swing angle, the flexible arm will expand and contract. Further, by swinging each set of the first and second swing links at different swing angles, the flexible arm bends in a predetermined direction.

実施例 以下、本発明の一実施例を第1図〜第8図に基
づき説明する。1はフレキシブルアーム装置で、
フレキシブルアーム2を構成する複数個(本実施
例では2個)の基本単位体3と、基本単位体3の
一端側に連結された第1端部単位体4と、基本単
位体3の他端側に連結された第2端部単位体5
と、この端部単位体5を介して上記フレキシブル
アーム2を任意の方向に曲げると共に伸縮させる
駆動装置6とから構成されている。以下、フレキ
シブルアーム2、第1端部単位体4、第4端部単
位体5、駆動装置6の順で説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 8. 1 is a flexible arm device,
A plurality of basic units 3 (two in this embodiment) forming the flexible arm 2, a first end unit 4 connected to one end of the basic unit 3, and the other end of the basic unit 3. a second end unit 5 connected to the side;
and a drive device 6 that bends the flexible arm 2 in any direction via the end unit 5 and extends and contracts the flexible arm 2. Hereinafter, the flexible arm 2, the first end unit 4, the fourth end unit 5, and the drive device 6 will be explained in this order.

第1図〜第5図に示すように、上記フレキシブ
ルアーム2は複数個の基本単位体3によつて構成
されている。この基本単位体3は、第1平面(例
えば第1図においては水平面)内に120゜置きで
放射状に配置されると共にそれぞれ一端部同志が
円柱状連結部材7を介して連結された3本の棒状
体8と、これら各棒状体8にその軸心方向で摺動
自在に外嵌保持された摺動体(例えばリニアベア
リング)9と、上記各棒状体8の他端部に、連結
ピン(第1平面内で且つ棒状体8と直交する軸心
を有する)10を介して軸支されて第1平面に垂
直な第2平面(第1図においては鉛直面)内で揺
動自在な第1及び第2揺動リンク11,12と、
各第1揺動リンク11の中間部とそれに対応する
摺動体9とを連結して第1揺動リンク11を第1
平面によつて区切られる一方の空間(第1図にお
いては上方空間)内でその揺動を案内する第1連
結リンク14と、各第2揺動リンク12の中間部
にそれに対応する摺動体9とを連結して第2揺動
リンク12を第1平面によつて区切られる他方の
空間(第1図においては下方空間)内でその揺動
を案内する第2連結リンク15とから構成されて
いる。なお、上記各棒状体8同志の長さ、各揺動
リンク11,12同志の長さ、及び各連結リンク
14,15同志の長さは、それぞれ等しくされて
おり、また各揺動リンク11,12及び各連結リ
ンク14,15は棒状体8の両側に交互に設けら
れると共に、各連結リンク14,15の端部は、
それぞれ上記連結リンク10と平行な取付ピン1
6により相手方に接続されている。そして、フレ
キシブルアーム2は、上記基本単位体3が2個連
結されたもので、しかもその連結部には球面軸受
17が使用されている。即ち、一方(例えば下
方)の基本単位体3Aの第1揺動リンク11の他
端部(上端部)には取付ピン(連結ピン10と平
行な軸心を有するもの)18を介して球面軸受1
7が取付けられると共に、他方(例えば上方)の
基本単位体3Bの第2揺動リンク12の他端部
(下端部)には、上記球面軸受17を保持する保
持箱19が取付けられている。次に、第1及び第
2単部単位体4,5について説明する。第1図に
示すように、第1端部単位体4は、上記フレキシ
ブルアーム2とロボツトの操作部(例えば手首
部)とを連結するためのもので、基本単位体3と
同様に放射状に連結された3本の連結用棒状体2
0と、同じく第2揺動リンク12と同様の連結用
揺動リンク21とから構成されると共に、この連
結用揺動リンク21とフレキシブルアーム2の上
方の基本単位体3Bの第1揺動リンク11とがや
はり上記と同じ球面軸受17を介して連結されて
いる。また、第6図及び第7図に示すように、第
2端部単位体5は、フレキシブルアーム2とその
駆動装置6とを連結するもので、基本単位体3の
第1揺動リンク11と同様の駆動用揺動リンク2
2の一端部が基本単位体3と同様の配置で架台2
3上に支持ピン24を介して支持されると共に、
他端部が上記と同じ球面軸受17を介してフレキ
シブルアーム2の下方の基本単位体3Aの第2揺
動リンク12に連結されている。
As shown in FIGS. 1 to 5, the flexible arm 2 is composed of a plurality of basic units 3. As shown in FIGS. This basic unit body 3 consists of three pieces arranged radially at 120° intervals in a first plane (for example, a horizontal plane in FIG. 1), and each of which has one end connected to the other via a cylindrical connecting member 7. A rod-shaped body 8, a sliding body (for example, a linear bearing) externally fitted and held on each of these rod-shaped bodies 8 so as to be slidable in the axial direction thereof, and a connecting pin (a third a first plane which is pivotably supported via a second plane (having an axis perpendicular to the rod-shaped body 8 in one plane) and swingable within a second plane (vertical plane in FIG. 1) perpendicular to the first plane; and second swing links 11, 12,
The middle part of each first swing link 11 and the corresponding sliding body 9 are connected to each other so that the first swing link 11 is
A first connecting link 14 that guides its swinging within one space (the upper space in FIG. 1) divided by a plane, and a corresponding sliding body 9 in the middle of each second swinging link 12. and a second connecting link 15 that connects the second swing link 12 with the first plane and guides the swing of the second swing link 12 in the other space (the lower space in FIG. 1) separated by the first plane. There is. The lengths of each rod-shaped body 8, the lengths of each swinging link 11, 12, and the lengths of each connecting link 14, 15 are made equal, and the lengths of each swinging link 11, 15 are equal. 12 and each connecting link 14, 15 are provided alternately on both sides of the rod-shaped body 8, and the end of each connecting link 14, 15 is
Mounting pins 1 parallel to the connecting links 10, respectively.
6 to the other party. The flexible arm 2 is made up of two of the basic unit bodies 3 connected together, and a spherical bearing 17 is used at the connecting portion. That is, a spherical bearing is connected to the other end (upper end) of the first swing link 11 of one (for example, lower) basic unit 3A via a mounting pin (having an axis parallel to the connecting pin 10). 1
At the same time, a holding box 19 for holding the spherical bearing 17 is attached to the other end (lower end) of the second swing link 12 of the other (for example, upper) basic unit 3B. Next, the first and second single unit bodies 4 and 5 will be explained. As shown in FIG. 1, the first end unit 4 is for connecting the flexible arm 2 and the operation part (for example, the wrist part) of the robot, and similarly to the basic unit 3, the first end unit 4 is connected radially. Three connecting rods 2
0 and a connecting swing link 21 similar to the second swing link 12, and a first swing link of the basic unit 3B above the connecting swing link 21 and the flexible arm 2. 11 are also connected via the same spherical bearing 17 as above. Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the second end unit 5 connects the flexible arm 2 and its drive device 6, and connects the first swing link 11 of the basic unit 3. Similar drive swing link 2
One end of 2 is placed on the frame 2 in the same arrangement as the basic unit 3.
3 via support pins 24,
The other end is connected to the second swing link 12 of the basic unit 3A below the flexible arm 2 via the same spherical bearing 17 as described above.

次に駆動装置6について説明すると、同じく第
6図及び第7図に示すように、上記各駆動用揺動
リンク22に対応する位置の架台23下面には、
それぞれ減速機付サーボモータ25が取付けら
れ、またその出力軸25aには駆動リンク26の
一端部が連結されると共に、この駆動リンク26
の他端部とこれに対応する駆動用揺動リンク22
の中間部とが接続リンク27を介して接続されて
いる。そして、更にサーボモータ25の出力軸2
5aの回転角度がそのまま駆動用揺動リンク22
に伝わるように、駆動用揺動リンク22と駆動リ
ンク26とが平行に且つ駆動用揺動リンク22の
支点と出力軸25a軸心とを結ぶ直線と、接続リ
ンク27とが平行になるように(平行リンク機
構)されている。
Next, explaining the drive device 6, as shown in FIGS. 6 and 7, on the lower surface of the pedestal 23 at the position corresponding to each of the drive swing links 22,
A servo motor 25 with a speed reducer is attached to each, and one end of a drive link 26 is connected to the output shaft 25a of the drive link 26.
The other end and the corresponding drive swing link 22
is connected to the intermediate portion of the connector via a connecting link 27. Furthermore, the output shaft 2 of the servo motor 25
The rotation angle of 5a remains the same as the driving swing link 22.
The driving swing link 22 and the drive link 26 are parallel to each other, and the connecting link 27 is parallel to the straight line connecting the fulcrum of the drive swing link 22 and the axis of the output shaft 25a. (parallel link mechanism).

従つて、架台23下面に配置された3個のサー
ボモータ25を同じ回転角度でもつて回転させ
て、例えば各駆動用揺動リンク22を下方に揺動
させると、下方の基本単位体3Bの第2揺動リン
ク12が追従し、棒状体8とこの第2揺動リンク
12との成す角度(α)が小さくなると同時に、
摺動体9が内方に移動し、棒状体8と第1揺動リ
ンク11との成す角度(β)も同様に小さくなる
(勿論、α=βである)。従つて、全体的に縮むこ
とになる。また、3個のサーボモータ25のうち
例えば1個だけ回転角度を大きくすると、そのサ
ーボモータ25に接続されている駆動用揺動リン
ク22が他の駆動用揺動リンク22より大きく傾
くため、この駆動用揺動リンク22に連結されて
いる各揺動リンク11,12,21も大きく傾
き、従つてフレキシブルアーム2は全体的に伸縮
すると共にその方向に曲がることになる。なお、
各単位体3,4,5同志の連結部に、球面軸受1
7が介在されているのでフレキシブルアーム2が
自由に傾くことができる。また、3個のサーボモ
ータ25の回転角度を適当に選ぶことによつて、
フレキシブルアーム2の長さ及びその曲げ方向を
自由に調節することができる。なお、第8図は、
フレキシブルアーム2をある方向に曲げた場合の
概略斜視図である。
Therefore, when the three servo motors 25 disposed on the lower surface of the pedestal 23 are rotated at the same rotation angle to swing each driving swing link 22 downward, for example, the third servo motor 25 of the lower basic unit 3B is rotated. The second swing link 12 follows, and at the same time the angle (α) between the rod-shaped body 8 and this second swing link 12 becomes smaller.
The sliding body 9 moves inward, and the angle (β) between the rod-shaped body 8 and the first swing link 11 also becomes smaller (of course, α=β). Therefore, it will shrink overall. Furthermore, if the rotation angle of, for example, one of the three servo motors 25 is increased, the drive swing link 22 connected to that servo motor 25 will tilt more than the other drive swing links 22. Each of the swing links 11, 12, and 21 connected to the driving swing link 22 also tilts significantly, so that the flexible arm 2 as a whole expands and contracts as well as bends in that direction. In addition,
A spherical bearing 1 is installed at the connecting part of each unit body 3, 4, and 5.
7, the flexible arm 2 can freely tilt. In addition, by appropriately selecting the rotation angles of the three servo motors 25,
The length of the flexible arm 2 and its bending direction can be freely adjusted. In addition, Fig. 8 shows
It is a schematic perspective view when the flexible arm 2 is bent in a certain direction.

発明の効果 上記本発明の構成によれば、フレキシブルアー
ムを、120゜置きに配置された3本の棒状体と、
これら棒状体の各一端部に互いに反対方向に揺動
する第1及び第2揺動リンクとから成る基本単位
体を複数個連結して構成したので、第1及び第2
揺動リンクの各組を同一角度でもつて揺動させれ
ば、各棒状体の間隔即ちフレキシブルアームを伸
縮させることができる。また上記基本単位体同志
の連結部に、球面軸受を介在させたので、第1及
び第2揺動リンクの各組を異なる角度でもつて揺
動させれば、各棒状体によつて構成される第1平
面同志を互いに傾斜させることができ、従つてフ
レキシブルアームを伸縮と同時に任意の方向にも
傾斜させることができる。
Effects of the Invention According to the configuration of the present invention described above, the flexible arm includes three rod-shaped bodies arranged at 120° intervals;
Since a plurality of basic units consisting of first and second swing links that swing in opposite directions are connected to each end of each of these rod-shaped bodies, the first and second swing links are connected to each other.
By swinging each set of swing links at the same angle, the spacing between the rod-like bodies, that is, the flexible arms, can be expanded and contracted. In addition, since a spherical bearing is interposed in the connecting portion between the basic unit bodies, if each set of the first and second swing links is swung at different angles, the structure formed by each rod-shaped body can be adjusted. The first planes can be inclined with respect to each other, so that the flexible arm can be extended and contracted and also inclined in any direction.

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

図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図
は全体概略構成図、第2図は棒状体連結部分の断
面図、第3図は第2図の―矢視図、第4図は
揺動リンクの断面図、第5図は連結リンク部の断
面図、第6図は駆動装置部の一部切欠正面図、第
7図は第6図の―矢視図、第8図は動作を示
す概略斜視図である。 2…フレキシブルアーム、3,3A,3B…基
本単位体、5…第2端部単位体、8…棒状体、9
…摺動体、11…第1揺動リンク、12…第2揺
動リンク、14…第1連結リンク、15…第2連
結リンク、17…球面軸受。
The drawings show one embodiment of the present invention; FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram, FIG. 2 is a sectional view of a connecting portion of a rod-like body, FIG. 3 is a view taken along the - arrow in FIG. 2, and FIG. is a sectional view of the swing link, FIG. 5 is a sectional view of the connecting link part, FIG. 6 is a partially cutaway front view of the drive unit, FIG. 7 is a view taken from the - arrow in FIG. 6, and FIG. It is a schematic perspective view showing operation. 2... Flexible arm, 3, 3A, 3B... Basic unit body, 5... Second end unit body, 8... Rod-shaped body, 9
...Sliding body, 11...First swing link, 12...Second swing link, 14...First connection link, 15...Second connection link, 17...Spherical bearing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1平面内に120゜置きで放射状に配置され
ると共にそれぞれ一端部同志が連結された3本の
棒状体と、各棒状体にその軸心方向で摺動自在に
保持された摺動体と、上記各棒状体の他端部にそ
れぞれ一端部が軸支されて、第1平面に垂直な第
2平面内で揺動自在な第1及び第2揺動リンク
と、各第1揺動リンクとそれに対応する摺動体と
を連結して第1揺動リンクを第1平面によつて区
切られる一方の空間内で案内する第1連結リンク
と、各第2揺動リンクとそれに対応する摺動体と
を連結して第2揺動リンクを第1平面によつて区
切られる他方の空間内で案内する第2連結リンク
とから成る基本単位体を複数個連結して構成し、
且つ上記基本単位体同志の連結部である一方の基
本単位体の各第1揺動リンクと他方の基本単位体
の各第2揺動リンクとの他端部同志を球面軸受を
介して連結したことを特徴とするフレキシブルア
ーム。
1. Three rod-shaped bodies arranged radially at 120° intervals in a first plane and connected to each other at one end, and a sliding body held by each rod-shaped body so as to be slidable in its axial direction. , first and second swing links, each of which has one end pivotally supported by the other end of each of the rod-shaped bodies and is swingable in a second plane perpendicular to the first plane; and each first swing link. and a sliding body corresponding thereto, and a first connecting link that guides the first swinging link in one space partitioned by the first plane, and each second swinging link and the sliding body corresponding thereto. and a second connecting link that connects and guides the second swing link in the other space separated by the first plane,
Further, the other ends of each of the first swinging links of one basic unit and each of the second swinging links of the other basic unit, which are the connecting portions of the basic units, are connected via a spherical bearing. A flexible arm characterized by:
JP18566284A 1984-09-04 1984-09-04 flexible arm Granted JPS6161786A (en)

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