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ROBOT ARM, EXTERNAL FORCE DETECTION AND TRANSMISSION DEVICE FOR ROBOT ARM AND BUFFER DEVICE commons

Patent code P130009283
Posted date May 27, 2013
Application number P2011-227891
Publication number P2013-086203A
Patent number P5135464
Date of filing Oct 17, 2011
Date of publication of application May 13, 2013
Date of registration Nov 16, 2012
Inventor
  • (In Japanese)林 憲玉
  • (In Japanese)島本 和弥
  • (In Japanese)竹内 直樹
Applicant
  • (In Japanese)学校法人神奈川大学
Title ROBOT ARM, EXTERNAL FORCE DETECTION AND TRANSMISSION DEVICE FOR ROBOT ARM AND BUFFER DEVICE commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To exert a buffer function for reducing damage by external force in a non-power-supply state when the external force having fixed force components or more in any direction of two or more directions is applied to an arm part.
SOLUTION: An outer ring member 42 connected to the arm part 30 and an inner ring member 43 connected to a joint mechanism 20 side are connected in a relatively moving state in both of a relatively rotating direction around a fixed shaft 46 and a relatively rotating direction around an axis orthogonal to both of the fixed shaft 46 and an arm longitudinal direction. When external force having the fixed force components or more in any direction of the two relatively moving directions is applied to the arm part 30, a detection and transmission member is operated using the external force in the non-power-supply state. In conjunction with this, a power transmission state inhibiting relative movement in the relatively moving direction corresponding to the force components of the external force, is released in the non-power-supply state.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来のロボットアームは、様々な製品の製造工程における産業用ロボットとして利用されるものが多い。産業用ロボットは、通常、オートメーション化された製造ライン上の決められた箇所に固定配置されて稼働するため、そのロボットアームの稼働中に周囲の障害物と衝突するような事態が発生することは予定されていない。また、オートメーション化された製造ラインに配置される産業用ロボットの周囲には、人間が居ない場合が多く、又は居たとしても専門の作業員であるため、そのロボットアームの稼働中に人間が衝突するような事態も予定されていない。一方、近年、ロボットアームの利用分野が拡大し、人間の介護や医療の現場あるいは家庭内などにおいて、ロボットアームの積極的な利用が期待されている。このような利用場面では、ロボットアームに周囲の障害物や人間などが衝突するような事態が予想される。そのため、障害物や人間がロボットアームに衝突しても、その衝撃を緩和して、障害物や人間あるいはロボットアームが受けるダメージを軽減する技術が必要となる。

特許文献1には、ダンパやばねなどの柔軟機構を関節部に備え、障害物への衝突時に当該障害物に対する衝突の衝撃を緩和させることを可能としたロボットアームが開示されている。
また、特許文献2には、サーボ装置に接続されたサーボホーンの接合面上に円周状に配置された複数の円頭状凸部と連結部材の接合面上に設けられた複数の凹部とを連結させてサーボ装置の回転力が連結部材へ伝達されるように構成し、連結部材に接続されたアーム部を駆動できるロボットアームが開示されている。このロボットアームでは、弾性体の性質を有するワッシャの締め付けによってサーボホーンの接合面と連結部材の接合面とが近づく方向に付勢されており、これによりサーボホーン上の凸部と連結部材上の凹部との連結が維持されている。このロボットアームを備えたロボットが転倒事故を起こしてアーム部の移動可能方向(自由度方向)に大きな力が加わると、ワッシャの弾性変形によってサーボホーンの凸部が連結部材の凹部から抜け出し、連結が解除される。これにより、アーム部は、サーボ装置側から解放され、自由度方向への移動が自在となって緩衝機能が発揮される。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、アーム部に外力が加わったときの衝撃を緩和する緩衝機能を備えたロボットアーム、並びに、ロボットアーム用の外力検知伝達装置及び緩衝装置に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
駆動源と、
アーム部と、
前記アーム部の長手方向一端部に接続される物体取扱部と、
前記駆動源からの駆動力によって前記アーム部を所定の自由度方向へ移動させる関節機構と、
前記アーム部に接続された連結部と該連結部に連結する被連結部とが相対移動自在な状態で連結され、かつ、該連結部と該被連結部との間の相対移動を禁止した動力伝達状態から該相対移動の禁止を解除する動力伝達解除状態へ無給電状態で切り替え可能な連結解除機構とを有し、
前記動力伝達状態において前記駆動源からの駆動力により前記アーム部を前記所定の自由度方向へ移動させるロボットアームであって、
前記連結解除機構は、前記連結部と前記被連結部とを2以上の相対移動方向へ相対移動自在に連結しており、
前記2以上の相対移動方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力が前記アーム部へ加わったときに該外力を利用して無給電状態で作動し、前記物体取扱部に外力が加わっても作動しない検知伝達部材を備えた外力検知伝達機構を有し、
前記連結解除機構は、前記検知伝達部材の作動に連動して、前記アーム部に加わった外力が有する前記力成分に対応した相対移動方向への相対移動を禁止した動力伝達状態をその動力伝達解除状態へ切り替えることを特徴とするロボットアーム。

【請求項2】
 
請求項1のロボットアームにおいて、
前記外力検知伝達機構は、前記2以上の相対移動方向ごとに異なる2以上の検知伝達部材を備えていて、前記アーム部に加わった外力の前記力成分に対応した相対移動方向についての検知伝達部材のみを作動させるように構成されており、
前記連結解除機構は、各検知伝達部材の作動に連動して、作動した検知伝達部材に対応する相対移動方向のみの相対移動を禁止した動力伝達状態をその動力伝達解除状態へ切り替えることを特徴とするロボットアーム。

【請求項3】
 
請求項1又は2のロボットアームにおいて、
前記連結解除機構は、単一の連結部で、前記連結部及び前記被連結部を前記2以上の相対移動方向へ相対移動自在に連結することを特徴とするロボットアーム。

【請求項4】
 
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のロボットアームにおいて、
前記外力検知伝達機構の検知伝達部材は、前記アーム部の長手方向に沿って移動可能に構成されており、
前記アーム部は、該アーム部の長手方向に対して直交する方向の力成分を一定以上有する外力を受けることで、該力成分を受け流す向きへ変位可能なアーム側面部材を備えており、
前記外力検知伝達機構は、前記アーム側面部材の変位に連動して前記検知伝達部材を前記アーム部の長手方向に沿って移動させるリンク機構を備えていることを特徴とするロボットアーム。

【請求項5】
 
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のロボットアームにおいて、
前記アーム部は、該アーム部の長手方向に対して直交する方向の力成分を一定以上有する外力を受けることで変形可能な柔軟性を有する流体封入部材によって構成されたアーム側面部材を備えており、
前記外力検知伝達機構の検知伝達部材は、前記流体封入部材の変形による封入流体の移動に連動して作動するように構成されていることを特徴とするロボットアーム。

【請求項6】
 
駆動源と、アーム部と、前記アーム部の長手方向一端部に接続される物体取扱部と、前記駆動源からの駆動力によって前記アーム部を所定の自由度方向へ移動させる関節機構と、前記アーム部に接続された連結部と該連結部に連結する被連結部とが相対移動自在な状態で連結され、かつ、該連結部と該被連結部との間の相対移動を禁止した動力伝達状態から該相対移動の禁止を解除する動力伝達解除状態へ無給電状態で切り替え可能な連結解除機構とを有し、前記動力伝達状態において前記駆動源からの駆動力により前記アーム部を前記所定の自由度方向へ移動させるロボットアームにおける、前記アーム部に加わった外力を検知して前記連結解除機構へ伝達するロボットアーム用の外力検知伝達装置であって、
2以上の方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力が前記アーム部へ加わったときに該外力を利用して無給電状態で作動し、前記物体取扱部に外力が加わっても作動しない検知伝達部材を有することを特徴とするロボットアーム用の外力検知伝達装置。

【請求項7】
 
駆動源と、アーム部と、前記アーム部の長手方向一端部に接続される物体取扱部と、前記駆動源からの駆動力によって前記アーム部を所定の自由度方向へ移動させる関節機構と、2以上の方向のいずれについても、その方向の力成分を一定以上有する外力が前記アーム部へ加わったときに該外力を利用して無給電状態で作動し、前記物体取扱部に外力が加わっても作動しない検知伝達部材を備えた外力検知伝達機構とを有するロボットアームに利用されるロボットアーム用の緩衝装置において、
前記アーム部に接続された連結部と該連結部に連結する被連結部とが前記2以上の方向の力成分それぞれを受け流す2以上の相対移動方向へ相対移動自在な状態で連結され、かつ、該連結部と該被連結部との間の相対移動を禁止した動力伝達状態から該相対移動の禁止を解除する動力伝達解除状態へ無給電状態で切り替え可能な連結解除機構を有し、
前記検知伝達部材の作動に連動して、前記アーム部に加わった外力が有する前記力成分に対応した相対移動方向への相対移動を禁止した動力伝達状態からその動力伝達解除状態へ切り替えることを特徴とするロボットアーム用の緩衝装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011227891thum.jpg
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