特許 6839965 マニピュレータ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6839965

(24)【登録日】2021年2月18日

(45)【発行日】2021年3月10日

(54)【発明の名称】マニピュレータ装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 18/04 20060101AFI20210301BHJP

   B25J 5/00 20060101ALI20210301BHJP

   G21C 19/19 20060101ALN20210301BHJP

【ＦＩ】

   B25J18/04

   B25J5/00 A

   !G21C19/19 070

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-217651(P2016-217651)

(22)【出願日】2016年11月7日

(65)【公開番号】特開2018-75647(P2018-75647A)

(43)【公開日】2018年5月17日

【審査請求日】2019年10月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(73)【特許権者】

【識別番号】515179370

【氏名又は名称】ヴェオリア ニュークリア ソリューションズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｖｅｏｌｉａ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118267

【弁理士】

【氏名又は名称】越前 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】三井 崇

(72)【発明者】

【氏名】岸本 学

(72)【発明者】

【氏名】衣川 洋史

(72)【発明者】

【氏名】マット コール

(72)【発明者】

【氏名】スコット マーティン

(72)【発明者】

【氏名】マーク ルード

(72)【発明者】

【氏名】ポール リネバー

(72)【発明者】

【氏名】マイク オウエン

【審査官】 石川 薫

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５８−０５１９８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４５８５３８９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１９７１８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

Ｇ２１Ｃ １９／１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の作業を行う先端ツールを作業空間で操作可能なマニピュレータ装置において、
前記先端ツールが接続される多関節アームと、
前記多関節アームを収容する本体部と、
前記本体部に対して相対移動可能に配置された移動体と、
前記移動体に配置され前記移動体の相対移動に伴って回動可能に構成されたカムと、
前記カムに配置され前記多関節アームを支持する支持体と、を備え、
前記多関節アームは、前記カムの回動に伴って屈曲又は伸長可能に構成されており、
前記カムは、前記移動体の移動方向と垂直な方向に移動可能に配置されている、
ことを特徴とするマニピュレータ装置。

【請求項2】

前記カムは、前記移動体が始点から終点に移動するまでの間に１８０°回動可能に構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータ装置。

【請求項3】

前記多関節アームは、前記支持体に固定されたマストと、前記先端ツールが接続される先端アームと、前記マストと前記先端アームの間に配置された中間アームと、を備え、前記先端アームと前記中間アームとの間に形成された第一関節部と、前記中間アームと前記マストとの間に形成された第二関節部と、を有し、前記第一関節部及び前記第二関節部は、前記先端アーム及び前記マストが隣接する位置に配置可能に構成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマニピュレータ装置。

【請求項4】

前記カムは、前記移動体に固定された固定ピンによって案内されるカム溝を有し、該カム溝は、主として前記先端アームを前記移動体の移動方向に移動させる第一カム溝部と、主として前記中間アームを起立させる第二カム溝部と、主として前記中間アームを前記移動体の移動方向に移動させる第三カム溝部と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載のマニピュレータ装置。

【請求項5】

前記マストは、伸縮可能に構成されている、ことを特徴とする請求項３に記載のマニピュレータ装置。

【請求項6】

前記本体部は、前記作業空間を区画する境界面に固定可能に構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータ装置。

【請求項7】

前記本体部は、前記多関節アームを前記作業空間から収容する際に前記多関節アームの外面を洗浄する洗浄機構を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、床下等の作業空間内で所定の作業を行う先端ツールを操作するマニピュレータ装置に関し、特に、遠隔作業に好適なマニピュレータ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、原子炉圧力容器（Reactor Pressure Vessel：以下、「ＲＰＶ」と称する。）内の底部に設置された部品を点検補修するマニピュレータ装置として、ＲＰＶの上部に台車を配設し、台車からマニピュレータ装置を吊り降ろし、ＲＰＶの底部に吊り降ろされたマニピュレータ装置に設けられた伸縮アームを水平方向に伸長させ、伸縮アームの先端に設けられた点検補修用ヘッドによって、ＲＰＶの底部に設置された各種部品（ＣＲＤハウジング、ＣＲＤスタブチューブ、ＩＣＭハウジング等）を補修・点検するようにした構成が開示されている。

【0003】

また、特許文献２には、多関節のアーム機構を備えた移動ロボットに関し、アーム機構をＺ字状に折り畳んで本体に収容する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−２２７０２０号公報

【特許文献2】特開２００７−０６１９６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されたマニピュレータ装置では、軽量のアコーディオン式の伸縮アームを採用していることから、計測や監視等の作業には適しているものの、把持、切断、穿孔、掘削等の高負荷の作業には適用することができないという問題があった。

【0006】

また、特許文献２に記載されたマニピュレータ装置では、アーム機構をＺ字状に折り畳んでいることから、折り畳んだ部分の全体を本体から外部に出した後でなければ、アーム機構を伸ばすことができず、アームの挿入口が小さい作業空間にはアームを挿入することが困難であるという問題があった。

【0007】

本発明は、上述した問題点を鑑みて創案されたものであり、挿入口の小さい作業空間であってもアームを挿入することができ、高負荷の作業にも耐え得る、マニピュレータ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によれば、所定の作業を行う先端ツールを作業空間で操作可能なマニピュレータ装置において、前記先端ツールが接続される多関節アームと、前記多関節アームを収容する本体部と、前記本体部に対して相対移動可能に配置された移動体と、前記移動体に配置され前記移動体の相対移動に伴って回動可能に構成されたカムと、前記カムに配置され前記多関節アームを支持する支持体と、を備え、前記多関節アームは、前記カムの回動に伴って屈曲又は伸長可能に構成されており、前記カムは、前記移動体の移動方向と垂直な方向に移動可能に配置されている、ことを特徴とするマニピュレータ装置が提供される。

【0010】

また、前記カムは、前記移動体が始点から終点に移動するまでの間に１８０°回動可能に構成されていてもよい。

【0011】

前記多関節アームは、前記支持体に固定されたマストと、前記先端ツールが接続される先端アームと、前記マストと前記先端アームの間に配置された中間アームと、を備え、前記先端アームと前記中間アームとの間に形成された第一関節部と、前記中間アームと前記マストとの間に形成された第二関節部と、を有し、前記第一関節部及び前記第二関節部は、前記先端アーム及び前記マストが隣接する位置に配置可能に構成されていてもよい。

【0012】

前記カムは、前記移動体に固定された固定ピンによって案内されるカム溝を有し、該カム溝は、主として前記先端アームを前記移動体の移動方向に移動させる第一カム溝部と、主として前記中間アームを起立させる第二カム溝部と、主として前記中間アームを前記移動体の移動方向に移動させる第三カム溝部と、を備えていてもよい。

【0013】

前記マストは、伸縮可能に構成されていてもよい。

【0014】

前記本体部は、前記作業空間を区画する境界面に固定可能に構成されていてもよい。

【0015】

また、前記本体部は、前記多関節アームを前記作業空間から収容する際に前記多関節アームの外面を洗浄する洗浄機構を備えていてもよい。

【発明の効果】

【0016】

上述した本発明に係るマニピュレータ装置によれば、移動体を移動させることによってカムを回動させるようにしたことから、支持体を介して多関節アームの後端部を回動させることができ、自重を利用して多関節アームを屈曲又は伸長させることができる。したがって、屈曲した状態で収容された多関節アームを伸長させながら一方向に移動させることができ、挿入口の小さい作業空間であっても多関節アームを挿入することができる。また、多関節アームを採用したことにより、把持、切断、穿孔、掘削等の高負荷の作業にも耐えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係るマニピュレータ装置を示す全体構成図である。

【図2】駆動機構を示す部分拡大図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面斜視図、である。

【図3】本体部の固定方法を示す図であり、（ａ）はベースプレートの平面図、（ｂ）は固定状態を示す側面図、である。

【図4】カムの挙動を示す説明図であり、（ａ）は多関節アームを収容した状態、（ｂ）はカムを３０°回動した状態、（ｃ）はカムを１３５°回動した状態、（ｄ）はカムを１８０°回動した状態、を示している。

【図5】多関節アームの挙動を示す説明図であり、（ａ）は多関節アームを収容した状態、（ｂ）はカムを３０°回動した状態、（ｃ）はカムを１３５°回動した状態、（ｄ）はカムを１８０°回動した状態、を示している。

【図6】マストの伸縮機構を示す概略構成図である。

【図7】多関節アームの洗浄機構を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について図１〜図７を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態に係るマニピュレータ装置を示す全体構成図である。図２は、駆動機構を示す部分拡大図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面斜視図、である。図３は、本体部の固定方法を示す図であり、（ａ）はベースプレートの平面図、（ｂ）は固定状態を示す側面図、である。なお、図２（ｂ）において、説明の便宜上、支持体６を透過させて図示している。

【0019】

本発明の一実施形態に係るマニピュレータ装置１は、図１〜図２（ｂ）に示したように、所定の作業を行う先端ツールＴを作業空間Ｓで操作可能なマニピュレータ装置１であって、先端ツールＴが接続される多関節アーム２と、多関節アーム２を収容する本体部３と、本体部３に対して相対移動可能に配置された移動体４と、移動体４に配置され移動体４の相対移動に伴って回動可能に構成されたカム５と、カム５に配置され多関節アーム２を支持する支持体６と、を備え、多関節アーム２は、カム５の回動に伴って屈曲又は伸長可能に構成されている。

【0020】

マニピュレータ装置１は、例えば、建造物や構造物の床面Ｆに配置され、床面Ｆに形成された開口部Ｈから多関節アーム２を挿入し、床面Ｆ下の作業空間Ｓ内で、把持、切断、穿孔、掘削等の作業を行う。これらの作業は、一般に、計測や監視と比較して高負荷であることから、多関節アーム２は油圧駆動式であることが好ましい。勿論、このマニピュレータ装置１を用いて、計測や監視等の低負荷の作業を行うようにしてもよい。

【0021】

なお、本実施形態では、床面Ｆ下に作業空間Ｓが存在している場合について説明しているが、壁面を挟んで作業空間が存在している場合や、天井部の上に作業空間が存在している場合であってもよい。さらに、本実施形態に係るマニピュレータ装置１は、開口部を介して多関節アーム２を作業空間に挿入して作業する場合に限定されるものではなく、作業空間内に直に配置して作業させるようにしてもよい。

【0022】

先端ツールＴは、多関節アーム２の先端に着脱可能に接続されており、作業内容に応じて交換可能である。先端ツールＴ及びその着脱機構については、一般に市販されている構成のものを任意に選択して使用することができる。

【0023】

多関節アーム２は、例えば、支持体６に固定されたマスト２１と、先端ツールＴが接続される先端アーム２２と、マスト２１と先端アーム２２の間に配置された中間アーム２３と、を備え、先端アーム２２と中間アーム２３との間に形成された第一関節部２４と、中間アーム２３とマスト２１との間に形成された第二関節部２５と、を有している。なお、多関節アーム２は、図示した構成に限定されるものではなく、三個以上の関節部を有する構成であってもよい。

【0024】

また、多関節アーム２、マスト２１、支持体６、先端アーム２２、先端ツールＴ等の詳細については、米国出願番号６２／３３７，０６６(発明の名称「System And Method for a Robotic Manipulator Arm」、出願日：２０１６年５月１６日)の記載を参考にしてもよい。

【0025】

マスト２１及び先端アーム２２は、伸縮可能に構成されていてもよい。これらの伸縮機構には、通常のマニピュレータアームに一般に使用されるものを任意に選択して使用することができ、電動式であってもよいし機械式であってもよい。また、マスト２１及び先端アーム２２の先端ツールＴの接続部は、それぞれ軸回りに回転可能に構成されていてもよい。

【0026】

第一関節部２４及び第二関節部２５の可動域は、少なくとも９０°以上を有していることが好ましい。第一関節部２４は、例えば、９０°〜１８０°の可動域を有している。したがって、先端アーム２２及び中間アーム２３は、真っ直ぐに伸ばした状態から直角に屈曲できるように構成されている。第二関節部２５は、例えば、９０°〜１８０°の可動域を有している。したがって、マスト２１及び中間アーム２３は、真っ直ぐに伸ばした状態から直角に屈曲できるように構成されている。

【0027】

第一関節部２４及び第二関節部２５を９０°に屈曲すると、先端アーム２２及びマスト２１は隣接する位置に配置され、本実施形態ではその状態で本体部３に収容される。なお、第一関節部２４及び第二関節部２５は、９０°〜２７０°の可動域を有していてもよい。

【0028】

本体部３は、例えば、多関節アーム２を可搬可能に収容するフレーム構造体である。本体部３は、例えば、天板３１、底板３２、側壁３３等のフレーム体を接合することによって略箱型形状に形成される。本体部３の底板３２には、複数の車輪３４が配置されており、本体部３は床面Ｆ上を走行可能に構成されている。本体部３の可搬方法は、かかる車輪３４による走行に限定されるものではない。例えば、レール上を走行可能であってもよいし、把手によって持ち上げて運搬するようにしてもよい。

【0029】

また、本体部３は、マニピュレータ装置１が高負荷の作業を行う場合には、床面Ｆに固定可能に構成されていてもよい。例えば、図３（ａ）に示したようなベースプレート３５を床面Ｆに固定しておき、ベースプレート３５に本体部３を固定するようにしてもよい。ベースプレート３５は、例えば、車輪３４が載置されるレール部３５ａと、車輪３４をレール部３５ａに案内するガイドプレート３５ｂと、本体部３に固定される固定部３５ｃと、床面Ｆに形成された開口部Ｈに位置決めされる開口部３５ｄと、を備えている。

【0030】

ベースプレート３５は、図示しないボルト等によって床面Ｆに固定される。また、本体部３は、ボルト等の固定具３５ｅによって固定部３５ｃに固定される。図示しないが、固定部３５ｃは、本体部３をベースプレート３５上に移載する際に外側に退避可能に構成されていてもよい。なお、図示したベースプレート３５の構成は単なる一例であり、かかる構成に限定されるものではない。また、本実施形態では、本体部３を床面Ｆに固定する場合について説明したが、床面Ｆは作業空間Ｓを区画する境界面の一例であって、壁面や天井面等の他の境界面に本体部３を固定するようにしてもよい。

【0031】

図１に示したように、マニピュレータ装置１は、油圧駆動式の多関節アーム２を有する場合には、多関節アーム２や本体部３等を制御する制御装置１１、作動油を供給する油圧ポンプ１２等を備えていてもよい。制御装置１１及び油圧ポンプ１２は、本体部３と同じ床面Ｆに配置してもよいし、本体部３の配置場所から離隔した場所に配置するようにしてもよい。

【0032】

本体部３と制御装置１１とは、電源ケーブル１１ａ、制御信号ケーブル１１ｂ及び油圧ホース１１ｃによって接続されている。また、制御装置１１と油圧ポンプ１２とは、制御信号ケーブル１１ｂ及び油圧ホース１１ｃによって接続されている。また、制御装置１１は、電源ケーブル１１ａによって図示しない電源に接続され、制御信号ケーブル１１ｂによって図示しない操作盤に接続されていてもよい。なお、詳細は図示しないが、本体部３に接続されたケーブル類は、それぞれ必要な機器に接続されている。例えば、多関節アーム２への制御信号ケーブル１１ｂや油圧ホース１１ｃについては、多関節アーム２の内部に挿通して接続するようにしてもよい。

【0033】

また、多関節アーム２及び関節部（第一関節部２４及び第二関節部２５）のケーブルマネージメントシステムについては、米国出願番号１４／９７５，５４４(発明の名称「Systems and Methods for Chain Joint Cable Routing」、出願日：２０１５年１２月１８日)の記載を参考にしてもよい。

【0034】

移動体４は、例えば、本体部３の側壁３３を構成するフレームに沿って昇降可能に配置されている。移動体４の駆動機構には、例えば、ボールねじ機構が使用される。図１に示したように、移動体４の駆動機構は、側壁３３の長手方向に沿って回転可能に配置されたねじ軸４１と、ねじ軸４１を回転駆動させる駆動モータ４２と、移動体４に配置されねじ軸４１に嵌装されたナット４３と、を備えている。側壁３３は、移動体４のガイドレールとしての機能を有していてもよい。

【0035】

したがって、駆動モータ４２を駆動させるとねじ軸４１が回転し、移動体４がねじ軸４１に沿って移動する。かかる移動体４の駆動機構は、移動体４を昇降移動させる手段の単なる一例に過ぎず、例えば、直動アクチュエータ等の駆動機構を採用するようにしてもよい。上述した移動体４及びその駆動機構は、図２（ａ）に示したように、本体部３の両側に配置されている。

【0036】

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示したように、移動体４の内側には、カム５のカム溝５１に挿通される固定ピン４４が固定されている。また、移動体４の内側には、カム５を含む回転体を移動体４の移動方向と垂直な方向に移動可能に案内するガイドレール４５が固定されていてもよい。このガイドレール４５には、回転体７を回転可能に支持するベアリング７１に配置されたスライダ７２が摺動可能に載置されている。

【0037】

回転体７は、図２（ａ）に示したように、左右一対の移動体４に配置されたガイドレール４５上に載置されたスライダ７２によって摺動可能に支持されており、左右一対のベアリング７１によって回転可能に支持されている。回転体７には、多関節アーム２を支持する支持体６が固定されており、回転体７の回転に伴って支持体６も回転される。また、支持体６の両側面部には、カム５が固定されている。なお、支持体６は、多関節アーム２を支持する構造体であれば、図示した構成に限定されるものではない。

【0038】

カム５は、例えば、図２（ｂ）に示したように、略Ｖ字形状の外形を有しており、固定ピン４４を挿通可能なカム溝５１を有している。したがって、移動体４を昇降させると、固定ピン４４はカム５のカム溝５１に沿って移動することから、固定ピン４４の移動に伴ってカム５は回転しようとする。カム５は、支持体６を介して回転体７に接続されていることから、移動体４の昇降により、カム５は支持体６及び回転体７と一緒に回転することとなる。

【0039】

また、カム溝５１が、回転体７の回転軸からの距離が変動するように形成されている場合には、固定ピン４４がカム溝５１に沿って移動する際に、回転体７を回転軸に垂直な方向に移動させようとする力が作用する。いま、回転体７は、ガイドレール４５によって摺動可能に支持されていることから、この力によって、回転体７はガイドレール４５に沿って移動することとなる。すなわち、カム５は、移動体４の昇降方向（移動方向）と垂直な方向に移動可能に配置されていることとなる。

【0040】

ここで、カム５の挙動について、図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照しつつ説明する。図４は、カムの挙動を示す説明図であり、（ａ）は多関節アームを収容した状態、（ｂ）はカムを３０°回動した状態、（ｃ）はカムを１３５°回動した状態、（ｄ）はカムを１８０°回動した状態、を示している。なお、各図において、本体部３の縦断面を内側から見た状態を図示している。また、説明の便宜上、多関節アーム２の図を省略し、支持体６を点線で図示している。

【0041】

いま、多関節アーム２を収容した状態から、作業空間Ｓに伸長させる工程について説明する。図４（ａ）に示したように、多関節アーム２を収容した状態では、移動体４は本体部３の上方の位置に配置されている。このとき、固定ピン４４は、カム５のカム溝５１の一端に挿通されている。この状態から、移動体４を下方に移動させると、図４（ｂ）に示したように、固定ピン４４はカム溝５１に沿って移動し、その作用によって、カム５は、図示したように、反時計回りに回転しつつ図の右側にスライドする。

【0042】

さらに、移動体４を下方に移動させると、図４（ｃ）に示したように、固定ピン４４はカム溝５１に沿って移動し、その作用によって、カム５は、図示したように、反時計回りに回転しつつ図の右側にスライドする。さらに、移動体４を下方に移動させると、図４（ｄ）に示したように、固定ピン４４はカム溝５１に沿って移動し、その作用によって、カム５は、図示したように、反時計回りに回転しつつ図の左側にスライドする。なお、カム５の左右の移動方向は、カム溝５１の形状によって異なるものである。

【0043】

そして、最終的に、固定ピン４４がカム溝５１の他端に到達すると、カム５は１８０°反転された状態となる。上述したように、カム５は支持体６に接続されていることから、カム５と同様に支持体６も１８０°反転した状態となる。すなわち、カム５は、移動体４が始点から終点に移動するまでの間に１８０°回動可能に構成されている。

【0044】

なお、多関節アーム２を伸長した状態から本体部３に収容する場合には、上述した説明と反対の動作を行えばよい。具体的には、本体部３の下方に位置に配置された移動体４を上方に移動させることによって、カム５を時計回りに回転させることができ、図４（ｄ）に示した状態から図４（ａ）に示した状態に移行させることができる。

【0045】

次に、上述したカム５の挙動に対応した多関節アーム２の挙動について、図５（ａ）〜図５（ｄ）を参照しつつ説明する。図５は、多関節アームの挙動を示す説明図であり、（ａ）は多関節アームを収容した状態、（ｂ）はカムを３０°回動した状態、（ｃ）はカムを１３５°回動した状態、（ｄ）はカムを１８０°回動した状態、を示している。すなわち、図５（ａ）は図４（ａ）に対応し、図５（ｂ）は図４（ｂ）に対応し、図５（ｃ）は図４（ｃ）に対応し、図５（ｄ）は図４（ｄ）に対応した状態を示している。

【0046】

いま、多関節アーム２を収容した状態から、作業空間Ｓに伸長させる工程について説明する。図５（ａ）に示したように、多関節アーム２を収容した状態では、マスト２１と中間アーム２３とが直角に屈曲し、先端アーム２２と中間アーム２３とが直角に屈曲した状態で本体部３に収容されている。このとき、移動体４は、図４（ａ）に示したように、本体部３の上方の位置に配置されている。

【0047】

この収容状態から、移動体４を下方に移動させると、図４（ｂ）に示したように、カム５及び支持体６が回転し、図５（ｂ）に示したように、マスト２１の後端が持ち上げられ、先端アーム２２が床面Ｆの開口部Ｈの中心軸に沿って下降される。

【0048】

さらに、移動体４を下方に移動させると、図４（ｃ）に示したように、カム５及び支持体６がさらに回転し、図５（ｃ）に示したように、マスト２１の後端がさらに持ち上げられ、中間アーム２３が床面Ｆの開口部Ｈの中心軸に沿うように移動して起立される。

【0049】

さらに、移動体４を下方に移動させると、図４（ｄ）に示したように、カム５及び支持体６がさらに回転し、図５（ｄ）に示したように、マスト２１の後端がさらに持ち上げられ、中間アーム２３が床面Ｆの開口部Ｈの中心軸に沿って下降される。そして、最終的に、カム５及び支持体６が１８０°反転した状態になると、図５（ｄ）に示したように、マスト２１、中間アーム２３及び先端アーム２２は、真っ直ぐに伸長した状態となり、床面Ｆの開口部Ｈの中心軸に沿った状態に配置される。

【0050】

上述したように、カム５は、移動体４に固定された固定ピン４４によって案内されるカム溝５１を有し、図４（ａ）〜図４（ｄ）と図５（ａ）〜図５（ｄ）とを比較すれば、カム溝５１は、主として先端アーム２２を移動体４の移動方向（例えば、昇降方向）に移動させる第一カム溝部５１ａと、主として中間アーム２３を起立させる第二カム溝部５１ｂと、主として中間アーム２３を移動体４の移動方向に移動させる第三カム溝部５１ｃと、を備えていることとなる。なお、カム溝５１の形状は、図示した形状に限定されるものではなく、多関節アーム２の構成に応じて適宜設計変更することができる。

【0051】

次に、マスト２１の伸縮機構について、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照しつつ説明する。ここで、図６は、マストの伸縮機構を示す概略構成図である。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、図５（ｄ）に示したマニピュレータ装置１にマスト２１の伸縮機構の図を追加したものであり、その他の説明については省略する。

【0052】

マスト２１は、例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示したように、中子式に構成されており、支持体６に固定された本体部２１ａと、本体部２１ａに摺動可能に挿通された第一中子２１ｂと、第一中子２１ｂに摺動可能に挿通され中間アーム２３に接続された第二中子２１ｃと、を備えている。本体部２１ａと第一中子２１ｂとは、最も伸長した状態で第一中子２１ｂが本体部２１ａから脱落しないように係止可能に構成されている。また、第一中子２１ｂと第二中子２１ｃとは、最も伸長した状態で第二中子２１ｃが第一中子２１ｂから脱落しないように係止可能に構成されている。

【0053】

マスト２１の伸縮機構は、第二中子２１ｃの後端（中間アーム２３と反対側の端部）に接続されたワイヤ２１ｄと、ワイヤ２１ｄの方向を変換する複数のシーブ２１ｅと、ワイヤ２１ｄの巻き取り又は送り出しを行うウィンチ２１ｆと、を備えている。ウィンチ２１ｆは、例えば、支持体６に固定されており、シーブ２１ｅは、例えば、本体部２１ａの後端部及び支持体６に固定されている。なお、マスト２１の伸縮機構は、バランスを取るために、左右一対配置するようにしてもよい。

【0054】

かかる伸縮機構によれば、図６（ａ）に示した状態から、ウィンチ２１ｆを作動させてワイヤ２１ｄを送り出すと、第二中子２１ｃは自重により下降し、それに伴って、第一中子２１ｂも下降する。最終的に、図６（ｂ）に示したように、第二中子２１ｃの後端が第一中子２１ｂの先端に係止し、第一中子２１ｂの後端が本体部２１ａの先端に係止した状態でマスト２１の伸長が完了する。

【0055】

マスト２１を収縮させる場合には、図６（ｂ）に示した状態から、ウィンチ２１ｆを作動させてワイヤ２１ｄを巻き取り、図６（ａ）に示した状態になるまで、第二中子２１ｃを上昇させるようにすればよい。なお、上述したマスト２１の伸縮機構は、単なる一例であり、かかる構成に限定されるものではない。

【0056】

次に、多関節アーム２の洗浄機構８について、図７を参照しつつ説明する。ここで、図７は、多関節アームの洗浄機構を示す概略構成図である。なお、図７は、図５（ｄ）に示したマニピュレータ装置１に多関節アーム２の洗浄機構８の図を追加したものであり、その他の説明については省略する。

【0057】

本体部３の底板３２には、多関節アーム２を挿通可能な開口部３２ａが形成されており、洗浄機構８は、開口部３２ａの外周に配置された環状の配管８１と、配管８１の内縁に配置された複数のノズル８２と、を備えている。配管８１には、図示しないポンプ及びホースにより洗浄液が供給され、ノズル８２から中心に向かって洗浄液が噴出される。

【0058】

作業空間Ｓ内で所定の作業を行った多関節アーム２は、塵埃や放射性物質等により汚れている場合がある。汚れた多関節アーム２をそのまま本体部３に収容した場合には、マニピュレータ装置１や本体部３を移動した空間も汚れてしまう可能性がある。そこで、作業終了後の多関節アーム２を本体部３に収容する際に、ノズル８２から洗浄液を噴出させ、床面Ｆの開口部Ｈを通過して収容される多関節アーム２の外面に洗浄液を吹き付けることにより、多関節アーム２を洗浄する。

【0059】

すなわち、本実施形態に係る本体部３は、多関節アーム２を作業空間Ｓから収容する際に多関節アーム２の外面を洗浄する洗浄機構を備えている。かかる洗浄機構８により、作業終了後の多関節アーム２を洗浄することができ、本体部３に収容した後の汚染の拡散を抑制することができる。

【0060】

上述した本実施形態に係るマニピュレータ装置１によれば、移動体４を上下移動（昇降）させることによってカム５を回動させるようにしたことから、支持体６を介して多関節アーム２の後端部を回動させることができ、自重を利用して多関節アーム２を屈曲又は伸長させることができる。したがって、屈曲した状態で収容された多関節アーム２を伸長させながら一方向に移動させることができ、床面Ｆに形成された開口部Ｈのように挿入口の小さい作業空間Ｓであっても多関節アーム２を挿入することができる。また、油圧式の多関節アーム２を採用したことにより、把持、切断、穿孔、掘削等の高負荷の作業にも耐えることができる。

【0061】

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0062】

１ マニピュレータ装置
２ 多関節アーム
３ 本体部
４ 移動体
５ カム
６ 支持体
７ 回転体
８ 洗浄機構
１１ 制御装置
１１ａ 電源ケーブル
１１ｂ 制御信号ケーブル
１１ｃ 油圧ホース
１２ 油圧ポンプ
２１ マスト
２１ａ 本体部
２１ｂ 第一中子
２１ｃ 第二中子
２１ｄ ワイヤ
２１ｅ シーブ
２１ｆ ウィンチ
２２ 先端アーム
２３ 中間アーム
２４ 第一関節部
２５ 第二関節部
３１ 天板
３２ 底板
３２ａ 開口部
３３ 側壁
３４ 車輪
３５ ベースプレート
３５ａ レール部
３５ｂ ガイドプレート
３５ｃ 固定部
３５ｄ 開口部
３５ｅ 固定具
４１ 軸
４２ 駆動モータ
４３ ナット
４４ 固定ピン
４５ ガイドレール
５１ カム溝
５１ａ 第一カム溝部
５１ｂ 第二カム溝部
５１ｃ 第三カム溝部
７１ ベアリング
７２ スライダ
８１ 配管
８２ ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】