JPH06114785A - 多関節ロボット - Google Patents

多関節ロボット

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JPH06114785A
JPH06114785A JP27167792A JP27167792A JPH06114785A JP H06114785 A JPH06114785 A JP H06114785A JP 27167792 A JP27167792 A JP 27167792A JP 27167792 A JP27167792 A JP 27167792A JP H06114785 A JPH06114785 A JP H06114785A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
joint
node
input
speed reducer
pulley
Prior art date
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Pending
Application number
JP27167792A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiko Sato
勝彦 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP27167792A priority Critical patent/JPH06114785A/ja
Publication of JPH06114785A publication Critical patent/JPH06114785A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】金属ベローズを使用する場合でも屈折部が金属
ベローズに接触することがなく大きな動作範囲を取るこ
とができる。 【構成】一対のベースアーム3,3間に設けられる一つ
の関節1を第1から第4の節1a〜1dに分割する。こ
れらの節1a〜1dを屈折できるように接続する。各々
の節1a〜1dを包囲するようにして金属ベローズ2を
一対のベースアーム3,3間に取り付ける。各節1a〜
1dはほぼ等分に駆動し、揺動動作するので、屈折部は
大きな動作範囲を取ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は防水や防爆等のため関節
部に蛇腹等の保護被覆を必要とする多関節ロボットに関
する。
【0002】
【従来の技術】原子力施設等のように放射性物質を取り
扱う場合や、クリーンルームでのシリコンウェア等の取
り扱い等で使用するロボットでは、放射能汚染防止や、
防塵、防水、防爆等の目的で関節部を外部から保護被覆
することが必要となる。
【0003】関節の軸回転部の被覆手段には軸シール材
等で保護することが最もロボットの動作に影響を与えな
い手段である。
【0004】しかし、軸シール材から発生するガスや潤
滑液が容認できない場合や、周囲の雰囲気が特殊なため
適用可能な軸シール方法がない場合は、ベローズで関節
部全体を覆い、完全に外部から遮蔽することが必要とな
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】特に、液体金属ナトリ
ウム等の特殊環境下で作業するロボットはその本体や関
節機構を保護するため金属ベローズを使用することが一
般的である。金属ベローズは合成樹脂等を用いたベロー
ズと比べ曲げにくくロボットの動作を著しく阻害し、ベ
ローズを使用しない場合と比べ動作範囲が少なくなる問
題がある。
【0006】従来の多関節ロボットに金属ベローズを使
用した従来例を図5に示す。なお、図5は多関節ロボッ
トの関節機構の要部を概略的に示している。
【0007】図5において符号1は一対の関節で、この
関節1はそれぞれベースアーム3に取り付けられてお
り、関節1を包囲するようにして金属ベローズ2がベー
スアーム3に取り付けられている。
【0008】このような多関節ロボットでは一対の関節
1を曲げると金属ベローズ2が屈折部Aに接触し、著し
く動作範囲が阻害される。金属ベローズ2を屈折部Aに
当てずに曲げられる角度は一般的に例示のような構成例
では30度から40度程度が限度である。
【0009】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、金属ベローズを装着した場合でも屈折部が金
属ベローズに接触することがなく大きな動作範囲を取る
ことができる関節機構を有する多関節ロボットを提供す
ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は一対のベースア
ームと、このベースアーム間に設けられた一つの関節
と、この関節の周囲を覆う金属ベローズを具備した多関
節ロボットにおいて、前記一つの関節は第1の節から第
nの節に複数分割して連結され、各節には節アームと、
この節アーム内に設けられた減速機と、この減速機に取
り付けられた入力軸と、この入力軸に設けられた入力プ
ーリーおよび出力プーリーとを有し、前記ベースアーム
にアクチュエータを取り付け、このアクチュエータから
の回転出力を前記第1の節の入力プーリーを介して第1
の節の減速機に入力し、この第1の節の減速機で減速さ
れた回転出力を前記第1の節の出力プーリーにより第2
の節の減速機に入力するようにベルトで連結してなるこ
とを特徴とする。
【0011】
【作用】防水や防爆等のため関節機構に蛇腹等の保護被
覆を必要とするロボット関節において、一つの関節に入
力軸と出力軸が同軸中に存在する減速機を複数等間隔に
配置する。この各減速機の軸は平行にかつロボットアー
ムの中心軸と直交させる。
【0012】各々の入力軸はベルトで連結し一つのアク
チュエータで回転し、出力軸は隣接する次の減速機のハ
ウジング(ベース)に結合する。これにより、次々に一
つの減速機の軸回りに隣接する次の減速機を支持するハ
ウジングが微少回転することにより緩やかに全体が揺動
する。
【0013】一つの関節が複数の微少動作の節から構成
されるため関節部全体で緩やかに曲がり関節の周囲を覆
う金属ベローズに接触することがなく大きな曲げ角度を
得ることができる。また、アクチュエータは一つで動作
するため制御的には一つの関節と同様に扱うことができ
る。
【0014】
【実施例】本発明に係る多関節ロボットの一実施例を図
1から図4について説明する。図1は本発明に係る多関
節ロボットの一実施例の要部を示すものである。
【0015】本実施例の多関節ロボットは一つの関節1
が第1から第4の4つの節1a,1b,1c,1dで構
成した4節構成の関節機構と、第1から第4の節1a〜
1dの周囲を完全に覆うベースアーム3に取り付けられ
た金属ベローズ2から構成される。
【0016】各節の機構は同一の構成している。これを
図2を用いて説明する。なお、図2中では金属ベローズ
2は図示を省略する。図2はアクチュエータ4から第2
の節1bまでの機構を示す断面図である。
【0017】図に示すように本実施例の関節機構は主に
ベースアーム3に固定されたアクチュエータ4、駆動軸
プーリー5と、第1の節1a、第2の節1b、以下図示
していないが第3の節1c、第4の節1dから構成さ
れ、各節1a〜1dは同様の構成要素から成り立つ。
【0018】第1の節1aについて構成要素を述べる
と、第1の節アーム6a、第1の節ベルト7a、第1の
節入力プーリー81a、第1の節出力プーリー82a、第1
の節減速機9aから構成される。
【0019】第1の節アーム6aは第1の節減速機9a
のベースフレームを支持し、第1の節ベルト7aは駆動
軸プーリー5と第1の節プーリー8aの間に掛かる。な
お、第1の節入力プーリー81aと第1の節出力プーリー
2aは第1の節減速機9aの第1の節入力軸10aに固定
されている。プーリー側の正面図を図3に示す。
【0020】第2の節1bも同様にして、第2の節アー
ム6b、第2の節ベルト7b、第2の節入力プーリー8
1b、第2の節出力プーリー82b、第2の節減速機9bお
よび第2の節入力軸10bから構成される。第2の節入力
軸10bには第2の節出力プーリー82bと第2の節入力プ
ーリー81bが取り付けられている。
【0021】第2の節アーム6bは第1の節減速機9a
の第1の節入力軸10aをベースに第2の節減速機9bの
ベースフレームを支持し、第2の節ベルト7bは第1の
節出力プーリー82aと第2の節入力プーリー81bの間に
掛かる。
【0022】なお、図で明記はしていないが各減速機9
a,9bは、入力軸と出力軸が同軸上に存在し、比較的
高減速比である機構を採用する。例えば、遊星減速機や
ハーモニックギヤ等が該当する。
【0023】上記構成例の多関節ロボットでは、一つの
関節1が複数の節1a〜1dで分割され揺動動作する。
【0024】すなわち、アクチュエータ4の回転は各ベ
ルト7a〜7dを介して各減速機9の入力軸11に伝達さ
れ、減速されて各節のアーム6を1つ前の減速機9の回
転軸回りに揺動動作させる。
【0025】本機構での一つの関節の総減速比を図4を
用いて説明する。いま、アクチュエータ4の回転数をN
[rpm] 、各節の減速比をGとすると、第1の節1aの回
転数はN/G[rpm] である。第2の節1bは第1の節1
a回りに回転するので、第2の節1bの入力回転数はN
−N/G[rpm] となり、第2の節1bの回転数はN・
(G−1)/G2 となる。
【0026】同様にして、第nの節の回転数はN・(G
−1)n-1 /Gn となり、総減速比はΣ1 n (G−1)
n-1 /Gn である。減速比Gが十分大きければ(G−
1)/G1と見なせ、各節1a〜1bの減速比はいずれ
もGに近似できる。
【0027】よって、本実施例によれば一つの関節で大
きな動作範囲を有する関節機構を提供できる。すなわ
ち、関節機構では高減速比の減速機を用いることにより
一つのアクチュエータで各節がほぼ同一速度,トルクで
等分に動作する多軸の関節機構を提供できる。
【0028】また、関節の周囲を保護被覆で完全に覆っ
ているので、水中や宇宙、また液体金属ナトリウム中の
ような特殊な媒体中において通常の伝達機構が使用でき
る。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば一つの関節が複数の節で
構成され各節がほぼ等分に駆動し、揺動するので一般的
な関節機構に比較し、曲げ動作を節全体で緩やかに行う
ことができ、これにより各々の節を保護する金属ベロー
ズと節との接触を回避することが可能となる。
【0030】したがって、関節の周囲を金属ベローズの
ような保護被覆を覆っている状態においても動作角度を
大きく取ることが可能な関節機構を有する多関節ロボッ
トを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多関節ロボットの一実施例の要部
を示す構成図。
【図2】図1における各々の節の関節機構を拡大して示
す縦断面図。
【図3】図2におけるプーリー側を示す正面図。
【図4】図1における多関節ロボットの減速比を計算す
るための模式図。
【図5】従来の多関節ロボットの要部を示す構成図。
【符号の説明】
1…関節、1a…第1の節、1b…第2の節、2…金属
ベローズ、3…ベースアーム、4…アクチュエータ、5
…駆動軸プーリー、6a…第1の節アーム、6b…第2
の節アーム、7a…第1の節ベルト、7b…第2の節ベ
ルト、81a…第1の節入力プーリー、81b…第2の節入
力プーリー、9a…第1の節減速機、9b…第2の節減
速機、10a…第1の節入力軸、10b…第2の節入力軸。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対のベースアームと、このベースアー
    ム間に設けられた一つの関節と、この関節の周囲を覆う
    金属ベローズを具備した多関節ロボットにおいて、前記
    一つの関節は第1の節から第nの節に複数分割して連結
    され、各節には節アームと、この節アーム内に設けられ
    た減速機と、この減速機に取り付けられた入力軸と、こ
    の入力軸に設けられた入力プーリーおよび出力プーリー
    とを有し、前記ベースアームにアクチュエータを取り付
    け、このアクチュエータからの回転出力を前記第1の節
    の入力プーリーを介して第1の節の減速機に入力し、こ
    の第1の節の減速機で減速された回転出力を前記第1の
    節の出力プーリーにより第2の節の減速機に入力するよ
    うにベルトで連結してなることを特徴とする多関節ロボ
    ット。
JP27167792A 1992-10-09 1992-10-09 多関節ロボット Pending JPH06114785A (ja)

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JP27167792A JPH06114785A (ja) 1992-10-09 1992-10-09 多関節ロボット

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