JP5338223B2 - スカラロボットの手首軸回転駆動機構 - Google Patents
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Description
このような構成によれば、第1の歯車と第2の歯車との間におけるバックラッシュの発生が抑制され、手首軸の位置決め精度が向上されるようになる。
このような構成によれば、手首軸からの負荷が第1及び第2の歯車からなる一対の歯車により吸収し切れずにベルトに加わるような場合であれ、そのような負荷はベルトの弾性により吸収される。また、ベルトが負荷を吸収しきれずに損傷するような場合であれ、第1の歯車や第2の歯車は損傷から保護され、保守の容易なベルトの補修だけで済むようにもなる。これによりスカラロボットの手首軸回転駆動機構としての耐久性や保守性も向上されるようになる。
図1はスカラロボット(水平多関節型ロボット)についてその側面構造を示したものである。
可能に支持させる支持軸14が連結されている。支持軸14は、第2のアーム15に対して軸心C2を中心に回動可能に設けられており、第2のアーム15の基端部に配設された第2モータM2に駆動連結され同第2モータM2により正逆回転されるようになっている。これにより、第2のアーム15は、第2モータM2の反力により軸心C2を回動中心として第1のアーム13に対して水平方向に回動するようになっている。
図2において、手首軸16には、その外周面に螺旋状のボールねじ溝16bと、軸心C3と平行なスプライン溝16sとがそれぞれ刻まれるかたちで形成されている。ボールねじ溝16bはボールねじナット21に対するめねじとして構成されており、スプライン溝16sはスプラインナット22に対するめねじとして構成されている。
から一部を突出するベアリングが複数設けられ、それら複数のベアリングがそこに挿通される手首軸16のスプライン溝16sに嵌合されるようになっている。すなわち、回転筒22bの内面は、そこに設けられている複数のベアリングがねじ山としてスプライン溝16sに嵌合されることで、回転筒22bがスプライン溝16sに対するおねじを構成するようになっている。手首軸16は、そのスプライン溝16sに回転筒22bの回転動力が複数のベアリングを介して伝達され、その力を回転方向に対して鉛直に刻まれているスプライン溝16sによって回転方向への力として作用させるようになっている。すなわち回転筒22bが回転されると、手首軸16が同回転の回転方向に回転されるようになっている。
回転動力の伝達機構には、第3モータM3の出力軸DS3に連結される円盤形状の歯付きの基端側プーリ23と、手首軸16の近くに同手首軸16に平行して設置される柱状の中間軸24に回転可能に支持される円盤形状の歯付きの先端側プーリ25と、それらプーリ23,25の間に掛け渡される歯付きのタイミングベルト26とが設けられている。また回転動力の伝達機構には、中間軸24に支持されつつ先端側プーリ25に連結される円盤形状の平歯車としてのピニオンギア27と、軸心C3を回転の中心として回転筒22bに固定連結されるとともにピニオンギア27に噛合されるシザーズギア28とが設けられており、それらギア27,28により一対の歯車が構成されている。これにより第3モータM3から出力される回転動力が、出力軸DS3に連結される基端側プーリ23からタイミングベルト26を介して先端側プーリ25に伝達され、先端側プーリ25からそれに連動するピニオンギア27に噛合されるシザーズギア28に伝達されるようになっている。これにより、第3モータM3の正逆回転が伝達機構により伝達される手首軸16が正逆回転されるようになっている。
図3において、シザーズギア28は、大きくは主ギア30、副ギア40及びばね装置4
5とを有し構成されている。
が加わるようになる。こうした副ギア40に対するばね付勢力によって、当該シザーズギア28に噛み合う相手の歯車の歯、すなわちピニオンギア27の歯は、主ギア30及び副ギア40にて前後より挟み込まれるようになる。
スプラインナット22が回転駆動される。このとき同図5に示すように、副ギア40に付与されるばね付勢力によって、駆動歯車であるピニオンギア27の歯27bは、シザーズギア28の主ギア30及び副ギア40で挟み込まれる。より具体的には、ピニオンギア27の回転方向にあって歯27bの前面27bfには主ギア30の歯32の後面32rが当接し、またピニオンギア27の歯27bの後面27brには副ギア40の歯42の前面42fが当接される。このようにピニオンギア27の歯27bは、その前後面を主ギア30及び副ギア40によって挟持されることにより、シザーズギア28やピニオンギア27のバックラッシュが低減される。
(1)第3モータM3からの回転動力がタイミングベルト26を介してピニオンギア27に伝達されるようにした。このように動力を伝達させる距離の選択の容易なタイミングベルト26を用いることにより、第3モータM3の配置位置の自由度が高められ、同第3モータM3を第2のアーム15の基端側に配置させることで第2のアーム15としての慣性を低減させることができるようなる。
れるようにした。また、タイミングベルト26が負荷を吸収しきれずに損傷するような場合であれ、ピニオンギア27やシザーズギア28は損傷から保護され、保守の容易なタイミングベルト26の補修だけで済むようにもなる。これによりスカラロボットの手首軸回転駆動機構としての耐久性や保守性も向上されるようになる。
・上記実施形態では、タイミングベルト26が主にゴムなどの弾性部材から形成されることとしたが、これに限らず、タイミングベルトとしては弾性を有するものであればそれを構成する材料としてはどのような部材を用いるものでもよい。これにより、タイミングベルトの構成の自由度が高められ、このような手首軸回転駆動機構の実現が容易にされる。
Claims (5)
- 外周面に螺旋状のボールねじ溝および軸心と平行なスプライン溝を有する手首軸と、
前記手首軸を回転駆動するための回転用モータと、
前記回転用モータからの動力を伝達するベルトと、
前記ベルトを介して回転力が伝達されるピニオンギアと、
前記ピニオンギアと勘合するシザーズギアと、
前記シザーズギアと連結されるスプラインナットと、を有し、
前記スプラインナットは前記スプライン溝と嵌合して前記手首軸を回転させ、
前記ピニオンギアおよび前記シザーズギアにおける負荷トルクの耐性は、前記ベルトに
おける負荷トルクの耐性よりも高いことを特徴とするスカラロボット。 - 前記手首軸を昇降駆動するための昇降用モータと、
前記昇降用モータから回転力が伝達されるボールねじナットと、を有し、
前記ボールねじナットは前記ボールねじ溝と嵌合して前記手首軸を昇降させる請求項1
に記載のスカラロボット。 - 前記シザーズギアは、前記手首軸が貫通されるとともに、前記手首軸の軸心と同一の回
転中心を有している請求項1または2に記載のスカラロボット。 - 前記回転用モータに連結された第1プーリと、
前記第1プーリの径よりも大きい径を有する第2プーリと、を有し、
前記ベルトは前記第1プーリおよび前記第2プーリの間に掛け渡されている請求項1乃
至3の何れか一項に記載のスカラロボット。 - 前記ベルトは弾性部材である請求項1乃至4の何れか一項に記載のスカラロボット。
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