JPH0457684A

JPH0457684A - 産業用ロボットのアーム連結構造

Info

Publication number: JPH0457684A
Application number: JP16294790A
Authority: JP
Inventors: Nobutoshi Torii; 信利鳥居; Yasuo Naito; 内藤　保雄; Takeshi Okada; 毅岡田
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1990-06-22
Filing date: 1990-06-22
Publication date: 1992-02-25
Also published as: EP0489168A4; WO1992000166A1; EP0489168A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野〕本発明は、産業用ロボット、特に垂直多関節型ロボット
に好適に利用されるものである。

〔従来の技術〕

従来の垂直多関節型ロボットのアーム連結構造としては
、Ｗ軸（第１アーム）とじ軸（第２アーム）を平行リン
クを用いて駆動する型式（第５図）と、Ｗ軸とＵ軸とを
別々に直接駆動する型式（第６図）とがある。

平行リンク駆動型は、第５図に示す如く、床に立設され
て旋回するＷ軸ベースｌにＷ軸アーム２基端を軸支する
と共にＷ軸アーム２の先端にＵ軸アーム３を回動自在に
軸支し、Ｕ軸アーム３の後方延長部３′とＷ軸アーム２
と連結レバー５及び６によって平行リンク機構を構成し
、Ｗ軸アーム２の基端関節にＷ軸モータＭ２とＵ軸モー
タＭ３とを配置し、各モータＭ、、Ｍ、によってそれぞ
れＷ軸アーム２の矢印Ｗの回動と、Ｕ軸アーム３の矢印
Ｕの回動とを制御している。なお、Ｕ軸アーム３の先端
には手首４が制御駆動されるように取付けられている。

各軸を直接駆動するタイプは、第６図に示す如く、Ｗ軸
ベース１にＷ軸モータＭ、を介してＷ軸アーム２基端を
制御回動可能に軸支し、Ｗ軸アーム２の先端にＵ軸モー
タＭ、を介してＵ軸アーム３を制御回動するように軸支
している。

〔発明が解決しようとする課題〕

第５図に示す平行リンク駆動型では、Ｕ軸に負荷するモ
ーメントがＷ軸に作用しないため、Ｗ軸のモータＭ２に
負荷するトルクを軽減出来るが、平行リンク機構のため
にＵ軸アームの動作角度を広くとることは出来ない。

また、第６図に示す各軸直接駆動型では、Ｕ軸アーム３
の動作角度は十分に広くとることが出来るが、Ｕ軸アー
ム３に負荷するモーメントがＷ軸アームにも作用するた
め、Ｗ軸のモータＭ２を大きくする必要がある。

本発明は、新規なアーム連結構造によってＷ軸モータＭ
２の負荷を軽減すると共に、Ｕ軸アームの動作角度を広
くすることにより、従来の各技術の問題点を解決するも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

例えば第１実施例を示す第１図の如く、Ｗ軸ベース１に
固定レバー１０を回動不能に固定し、該固定レバー１０
の一端には、Ｗ軸モータＭ２を介してＷ軸アーム２を、
他端には、連結レバー２０を、それぞれ回動可能に軸支
すると共に、アーム２とレバー２０との先端に差渡し状
に支持レバー３０を回動自在に軸支して、レバー１０　
、２０　、及び３０とアーム２とで平行リンクを構成し
、レバー３０上にＵ軸モータＭ３を介してＵ軸アーム３
を制御回動可能に取付ける。

［作　用］第１図の構成のつり合いを考察すると、第２Ａ図及び第
２Ｂ図を参照して下記のつり合い式が出来る、即ち、長さＩ！、２のＵ軸アーム３に就いては、’ｌ’
　ｇ　−Ｗｚ　　ｌ　Ｚ　ＣＯ３ψ＝　０　・・・モー
メント、Ｆ、ｙ−Ｗ２＝Ｏ・・・上下方向均合、Ｆ＋ｘ
＝Ｏ・・・左右方向均合、支持レバー３０は軸支点で１ｆｆｌと２３□に分けられ
、Ｊ、＋Ｆｚｙｆ３＋　　Ｆ３，１３ｚ＝０・・・回転
モーメント、Ｆ３．　　Ｆ＋ｙ＋Ｆｔｙ　　Ｗ＋　＝０・・・上下方
向均合、Ｆ　３Ｘ　　Ｆ　Ｉｘ＋　Ｆ　ｚｘ＝　Ｏ−左右方向均
合、Ｗ軸アームについては、Ｔｗ　　Ｆ　ｚｙｆ　１ｓｉｎθ＋Ｆ　ｚｘ　Ｉ　ＩＣ
Ｏ５θ−０・・・モーメント、解くとＷ軸に作用するモーメントＴ１は、Ｔｗ　＝　（
Ｗ＋　＋Ｗ！　）　Ｉ！、＋ｓｉｎθ、となりＵ軸アー
ムに作用するモーメントＴＬｌの影響は受けない。

即ち、第１図の構成にあっては、Ｕ軸アーム３のモーメ
ントＴＵはＷ軸モータＭ２に負荷を及ぼさない。

〔実施例〕

例１（第１図）：第１図に示す如く、床に立設して制御旋回を行うＷ軸ベ
ースｌに固定レバー１０を水平に固定した。

固定レバー１０の一端にはＷ軸モータＭ２を介してＷ軸
アーム２の基端を矢印Ｗの制御回動可能に軸支し、レバ
ー１０の他端にはアーム２と同長の連結レバー２０を回
動可能に軸支し、固定レバー１０と同長の支持レバー３
０の一端をアーム２上端に、他端をレバー２０の上端に
それぞれ回動自在に軸支し、固定レバー１０、支持レバ
ー３０、Ｗ軸アーム２、及び連結レバー２０で平行四辺
形リンクを構成した。

また、支持レバー３０の中間部にＵ軸モータＭ３を介し
てＵ軸アーム３を矢印Ｕの制御回動可能に軸支した。ア
ーム３の先端には慣用の手首４を装着した。

得られたアーム連結構造にあっては、Ｕ軸アーム３は支
持レバー３０上の軸支点を中心とした広い動作角度が得
られた。但し、Ｗ軸アームの回動範囲は平行リンク機構
に起因する制約を受けた。また、前記“作用”の項で解
析した如く、Ｕ軸アームのモーメントがＷ軸アーム、即
ちＷ軸モータＭ２に影響を及ぼさないため、Ｕ軸アーム
を直接駆動する従来の第６図のＷ軸モータＭ２に比べて
、本例のモータＭｚの負荷が軽減出来た。

例２（第３図）：第３図に示す如く、Ｗ軸ベース１に回動不能に固定スプ
ロケット１１を取付け、固定スプロケット１１にＷ軸モ
ータＭ、を介してＷ軸アーム２を矢印Ｗの制御回動可能
に軸支し、Ｗ軸アーム２の上端に固定スプロケットと同
径の支持スプロケット３１を回動自在に軸支し、両スブ
ロケッ）　１１　、３１に連結チェーン２１を張設する
と共に支持スプロケット３１にはＵ軸モータＭ、を介し
てＵ軸アーム３を矢印Ｕの制御回動可能に軸支した。

本例にあっても、Ｗ軸アーム２の矢印Ｗの回動に起因し
て、支持スプロケット３１が例１の支持レバー３０同様
の平行リンク機能を奏し、例１と同様の作用効果を奏し
た。

その上、本例にあっては平行リンクの死点が存在しない
ため、Ｗ軸アームの回動範囲が制限されることなく、従
って、Ｗ軸アームの動作角度も十分広くとることが出来
た。

例３（第４図）：第４図に示す如く、Ｗ軸ベース１に固定ギヤ１２を回動
不能に固定し、固定ギヤ１２にＷ軸モータＭ２を介して
Ｗ軸アーム２を矢印Ｗの制御回動可能に軸支し、Ｗ軸ア
ーム２の先端に固定ギヤ１２と同径の支持ギヤ３２を回
動自在に軸支し、固定ギヤ１２と支持ギヤ３２とを連結
ギヤ２２で連結すると共に、支持ギヤ３２上にＵ軸モー
タＭ、を介してＵ軸アーム３を矢印Ｕの制御回動可能に
軸支した。

得られたアーム連結構造にあっては、例２と同一の作用
効果を奏した。

〔発明の効果〕

手首を備えたＵ軸アームに負荷するモーメントがＷ軸ア
ームに影響しない構造であるため、Ｗ軸駆動用のモータ
Ｍ２を小さくすることが出来、その上、Ｕ軸アームは直
接駆動方式のためにその動作角度が広くとれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の構造を略示的に示す側
面図である。第２Ａ図は、第１図の構造の力学的説明図であり、第２
Ｂ図はその解析モデル図である。第３図は、本発明の第２実施例の構造の略示側面図であ
り、第４図は、本発明第３実施例の構造の略示側面図で
ある。第５図及び第６図は従来例であって、第５図は平行リン
ク駆動型の略示側面図であり、第６図は直接駆動型の略
示側面図である。１・・・Ｗ軸ベース、　　　　２・・・Ｗ軸アーム、３
・・・Ｕ軸アーム、　　　４・・・手首、１０・・・固
定レバー　　　　１１・・・固定スプロケット、１２・
・・固定ギヤ、２１・・・連結チェーン、３０・・・支持レバー３２・・・支持ギヤ。２０・・・連結レバー２２・・・連結ギヤ、３１・・・支持スプロケット、

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｗ軸ベース（１）に回動不能に固定した固定部材（
１０、１１、１２）に、Ｗ軸アーム（２）の基端をＷ軸
モータ（Ｍ＿２）を介して制御回動自在に軸支し、Ｗ軸
アーム（２）の先端に支持部材（３０、３１、３２）を
回動自在に軸支すると共に、該支持部材にＵ軸アーム（
３）の基端をＵ軸モータ（Ｍ３）を介して制御回動自在
に軸支し、固定部材（１０、１１、１２）と支持部材（
３０、３１、３２）とを平行リンク機能を奏するように
連結した産業用ロボットのアーム連結構造。２、平行リンク機能を、Ｗ軸アーム（２）の基端を軸支
した固定スプロケット（１１）と先端を軸支した支持ス
プロケット（３１）と連結チェーン（２１）とで付与し
た請求項１に記載のアーム連結構造。３、平行リンク機能を、Ｗ軸アーム（２）の基端を軸支
した固定ギヤ（１２）と先端を軸支した支持ギヤ（３２
）と両ギヤに噛合した連結ギヤ（２２）とで付与した請
求項１に記載のアーム連結構造。