JP2006305637A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 並列に掛け渡された複数本のタイミングベルトのそれぞれに、全長にわたり均一で、かつ所定の張力を付与可能にする。
【解決手段】 並列に掛け渡された第一及び第二タイミングベルト２４、２５の入力軸である回転軸１７には、第一及び第二タイミングベルト２４、２５にそれぞれ対応させて区分された第一及び第二プーリ２０、２１が取り付けられている。第一プーリ２０は、キー２６により回転軸１７に回転不能に固定されているが、第二プーリ２１は、回転軸１７及び第一プーリ２０に対して位相を自由に調整可能に取り付けられると共に、位相調整後にボルト２７で固定される。このように構成することにより第一及び第二タイミングベルト２４、２５は、互いに他に影響されることなく、全長にわたり均一で、かつ所定の張力を与えることができる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、産業用ロボットに係り、特に駆動部にタイミングベルトを用いた産業用ロボットに関する。

産業用ロボットは、特開平７−２９０３８４号公報等に記載されているように、アームや作用軸（ハンドや工具等の作用ヘッドを取り付ける軸）の旋回や回転の駆動にベルト駆動機構を用いることが多い。
特開平７−２９０３８４号公報

ところで、ベルトは、切断することがあるため、２本以上のベルトを並列に掛け渡し、１本のベルトが切断しても駆動を続けられるようにすることが好ましい。また、ベルトは、テンショナーで適切な張力を与える必要があるが、ベルトには個体差があるため、個々に張力を与えることが好ましい。さらにまた、平ベルトやＶベルトを用いたベルト駆動機構は、すべりを生じるため、ベルトにはタイミングベルト（歯付ベルト）を用いることが好ましい。

ところで、プーリに並列に掛け渡された複数本のタイミングベルトに対して個々に張力を与える場合、１本目のタイミングベルトに張力を与えると、これに伴ってプーリが回転し、張力を与えたタイミングベルトには全長にわたり均一な張力が加わる。しかしながら、残りの他のタイミングベルトは、上記プーリの回転によりプーリ間を往復する部分のうちの張力を付与する側と反対側の部分にのみ張力が発生し、この状態でこの他のタイミングベルトに張力を与えても、上記１本目のタイミングベルトの張力によりプーリが回転しないため、張力を付与する側の部分にのみ張力が与えられ、かつ、個々のタイミングベルトには個体差があるため、全長にわたり均一な張力を与えることができない。このため、ベルト寿命への影響などの悪影響を発生するという課題があった。

この発明は、上記課題を解決し、並列に掛け渡された複数本のタイミングベルトのそれぞれに、全長にわたり均一で、かつ所定の張力を与えることのできる産業用ロボットを提供することを目的としている。

上記目的を達成するためのこの発明は、駆動部にタイミングベルトを用いた産業用ロボットにおいて、前記駆動部を構成する入力軸及び出力軸にそれぞれ取り付けられたタイミングベルト用のプーリと、これらの両プーリに並列に掛け渡された複数本のタイミングベルトと、これらのタイミングベルトに対して個々に張力を与えるテンショナーと、を有し、前記両プーリのうちの一方は、前記複数本のタイミングベルトの一本毎に区分され、区分された各プーリは、前記入力軸又は出力軸に対して互いに位相を自由に調整して固定可能に構成されていることを特徴としている。

なお、前記区分されたプーリは、そのうちの１つが前記入力軸又は出力軸に固定され、他はこの固定されたプーリに位相を自由に調整して固定可能に構成することができ、また、前記位相を自由に調整するための自由度は、少なくとも前記タイミングベルトのベルト山の１ピッチ分であればよい。

この発明は、入力軸及び出力軸にそれぞれ取り付けられたタイミングベルト用のプーリの一方が、複数本のタイミングベルトの一本毎に区分され、区分された各プーリは、前記入力軸又は出力軸に対して互いに位相を自由に調整して固定可能に構成されているため、テンショナーにより１本目のタイミングベルトに張力を与えるとき、他のタイミングベルトを掛け渡したプーリの位相を自由に調整可能な状態に置いて１本目のタイミングベルトに張力を与えれば、上記他のタイミングベルトに影響を及ぼすことなく、１本目のタイミングベルトに対して全長にわたり均一な張力を与えることができる。次いで、２本目すなわち上記他のタイミングベルトに張力を与えると、この他のタイミングベルトを掛け渡したプーリは、位相を自由に調整可能な状態にあるため、上記１本目のタイミングベルトに影響を及ぼすことなく、全長にわたり均一な張力を与えることができる。こうして、それぞれのタイミングベルトに所定の張力を与えた後、タイミングベルト毎に区分された各プーリを入力軸又は出力軸に対して固定する。これによりベルト寿命への影響などの悪影響のない良好なベルト駆動を行うことができるという効果が得られる。

以下図１ないし図３によりこの発明の一実施形態例について説明する。図１は、この発明を適用した産業用ロボットの一例を示すもので、１０はロボット本体、１１はロボット本体１０に回転自在に取り付けられた第一中空回転軸、１２は第一中空回転軸１１の下端に固着された第一旋回アーム、１３は第一旋回アーム１２の先端に回転自在に取り付けられた第二中空回転軸、１４は第二中空回転軸１３の下端に固着された第二旋回アーム、１５は第二旋回アーム１４の先端に回転自在に取り付けられた作用軸、１６は作用軸１５の下端に固着された作用ヘッドとしての塗装ヘッドである。

第一及び第二旋回アーム１２、１４は、ロボット本体１０内に設けられた図示しないサーボモータ等の駆動源及び第一中空回転軸１１及び第一旋回アーム１２内に設けられた同じく図示しないベルト駆動機構等により第一及び第二中空回転軸１１、１３を回転させることにより旋回され、作用軸１５を任意の水平方向位置へ移動させるようになっている。この第一及び第二旋回アーム１２、１４の駆動機構自体は、公知であるため、詳述を避ける。

図２は、第二旋回アーム１４の内部構造を示す断面図であり、第二旋回アーム１４の元端側には、回転軸１７が第二中空回転軸１３と同一軸心上に配置されて軸受１８により回転自在に取り付けられている。この回転軸１７は、ロボット本体１０内に設けられた図示しないサーボモータ等の駆動源から第一中空回転軸１１及び第一旋回アーム１２内に設けられた同じく図示しないベルト駆動機構等により回転を与えられる。第二旋回アーム１４の先端側には、上記作用軸１５が軸受１９により回転自在に取り付けられている。

回転軸１７には、タイミングベルト用の第一及び第二プーリ２０、２１が並列に嵌着され、同じく作用軸１５には、タイミングベルト用の第三及び第四プーリ２２、２３が並列に嵌着され、第一プーリ２０と第三プーリ２２には第一タイミングベルト２４が掛け渡され、第二プーリ２１と第四プーリ２３には第二タイミングベルト２５が掛け渡されている。ここで、回転軸１７は、第一及び第二タイミングベルト２４、２５に対して入力軸を構成し、作用軸１５は、出力軸を構成する。

上記第一プーリ２０は、キー２６により回転軸（入力軸）１７に回転不能に嵌着されている。他方、第二プーリ２１は、回転軸（入力軸）１７に対しては回転可能に嵌着され、ボルト２７により第一プーリ２０に固定されるようになっている。

図３は、図２のＡ−Ａ線による断面図であり、この図３に示すように、ボルト２７を嵌入する第二プーリ２１のボルト穴２８は、回転軸（入力軸）１７と同心の円弧状に形成され、第二プーリ２１の位相を第一プーリ２０に対してすなわち回転軸（入力軸）１７に対して調整して固定できるように構成されている。なお、このボルト穴２８の円弧の長さは、第一及び第二タイミングベルト２４、２５のベルト山の１ピッチ分であればよい。

他方、第三及び第四プーリ２２、２３は、キー２９により共に作用軸（出力軸）１５に回転不能に嵌着されている。なお、この第三及び第四プーリ２２、２３は、第一及び第二タイミングベルト２４、２５毎に区分せずに１つのプーリとしてもよい。図３において、３０は回転自在なローラを２つ有するテンショナーであり、図示省略した押し付け機構により第一及び第二タイミングベルト２４、２５の背面に上記ローラをそれぞれ個別に押し付けて張力を与えるように構成されている。

次いでこの産業用ロボットの作用すなわち第一及び第二タイミングベルト２４、２５の張力調整について説明する。この産業用ロボットの製造組立時又は使用途中における第一及び第二タイミングベルト２４、２５の張力調整時には、ボルト２７を緩め、テンショナー３０の2つのローラのうちの１つのローラにより、まず、第一タイミングベルト２４に張力を与える。

このとき、第二プーリ２１は、ボルト２７を緩められ、第一プーリ２０に対して位相を自由に調整可能な状態に置かれているため、第二タイミングベルト２５に対して影響を及ぼすことなく、第一タイミングベルト２４にその全長にわたり均一な張力を与えることができる。

次いで、テンショナー３０の残りの１つのローラにより、第二タイミングベルト２５に張力を与える。このとき、第二プーリ２１は、ボルト２７を緩められ、第一プーリ２０に対して位相を自由に調整可能な状態に置かれているため、第二タイミングベルト２５は第一タイミングベルト２４に影響を及ぼさないと同時に第一タイミングベルト２４に影響されることなく、全長にわたり均一な張力が与えられる。

こうして、第一及び第二タイミングベルト２４、２５に所定の張力を与えた後、ボルト２７を締め付けて第二プーリ２１を第一プーリ２０に固定する。なお、第一及び第二タイミングベルト２４、２５に張力を与える順番は、上記と逆であってもよく、また、同時であってもよい。

上記のようにボルト２７を締め付けて第二プーリ２１を第一プーリ２０に固定することにより、第二プーリ２１は第一プーリ２０を介して回転軸（入力軸）１７に回転不能に結合される。このように第一及び第二タイミングベルト２４、２５のそれぞれの全長にわたり均一な張力が与えられて第一及び第二プーリ２０、２１が回転軸（入力軸）１７に回転不能に結合されるため、ベルト寿命への影響などの悪影響のない良好なベルト駆動が行われる。

前述した実施の形態では、第二プーリ２１を第一プーリ２０に連結固定する手段として、ボルト２７を用いた例を示したが、メカロックなど種々の連結固定手段を用いることができ、さらに、第二プーリ２１は、第一プーリ２０に連結固定せず、回転軸（入力軸）１７に対して直接位相を自由に調整して固定する構成としてもよい。

また、前述した実施の形態では、回転軸（入力軸）１７側のプーリを、第一及び第二タイミングベルト２４、２５の一本毎に区分して第一及び第二プーリ２０、２１とし、互いに位相を自由に調整して固定可能な構成とした例を示したが、この発明はこれに限定されるものではなく、作用軸（出力軸）１５側の第三及び第四プーリ２２、２３を、上記第一及び第二プーリ２０、２１と同様の構成としてもよい。

また、前述した実施の形態では、産業用ロボットとして、塗装ロボットにおける実施形態例を説明し、エンドエフェクタとして塗装へッドを作用ヘッドに使用した例を示したが、この発明は、この実施形態に限らず、他の用途の産業用ロボットにおいて使用されても良い。すなわち、動力をタイミングベルトにより伝達する構成の産業ロボットならば、いかなる用途の産業用ロボットで使用してもよく、ロボットの使用形態、用途等には限定されない。

この発明は、駆動部にタイミングベルトを用いた産業用ロボットのタイミングベルトの全部又は一部に適用できる。

この発明の一実施形態例を示す産業用ロボットの概要正面図。 図１に示した産業用ロボットの一部拡大断面図。 図２のＡ−Ａ線による断面図。

符号の説明

１０ ロボット本体
１１ 第一中空回転軸
１２ 第一旋回アーム
１３ 第二中空回転軸
１４ 第二旋回アーム
１５ 作用軸（出力軸）
１６ 作用ヘッド（塗装ヘッド）
１７ 回転軸（入力軸）
１８、１９ 軸受
２０ 第一プーリ
２１ 第二プーリ
２２ 第三プーリ
２３ 第四プーリ
２４ 第一タイミングベルト
２５ 第二タイミングベルト
２６、２９ キー
２７ ボルト
２８ ボルト穴
３０ テンショナー

Claims (3)

1. 駆動部にタイミングベルトを用いた産業用ロボットにおいて、
   前記駆動部を構成する入力軸及び出力軸にそれぞれ取り付けられたタイミングベルト用のプーリと、これらの両プーリに並列に掛け渡された複数本のタイミングベルトと、これらのタイミングベルトに対して個々に張力を与えるテンショナーと、を有し、
   前記両プーリのうちの一方は、前記複数本のタイミングベルトの一本毎に区分され、区分された各プーリは、前記入力軸又は出力軸に対して互いに位相を自由に調整して固定可能に構成されていることを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記区分されたプーリは、そのうちの１つが前記入力軸又は出力軸に固定され、他はこの固定されたプーリに位相を自由に調整して固定可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボット。
3. 前記位相を自由に調整するための自由度は、少なくとも前記タイミングベルトのベルト山の１ピッチ分であることを特徴とする請求項１又は２に記載の産業用ロボット。
   

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