JPH07178684A - ロボットアーム - Google Patents

ロボットアーム

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JPH07178684A
JPH07178684A JP5323498A JP32349893A JPH07178684A JP H07178684 A JPH07178684 A JP H07178684A JP 5323498 A JP5323498 A JP 5323498A JP 32349893 A JP32349893 A JP 32349893A JP H07178684 A JPH07178684 A JP H07178684A
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shaft
arm
rolling
yawing
pitching
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JP5323498A
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Takeshi Toyoshima
毅 豊嶋
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】手先の作業空間を広くとることができ、姿勢変
化による他の装置や作業対象との干渉を防止できるロボ
ットアームを提供することにある。 【構成】第1のサーボモータ9によって駆動されるロー
リング軸2にローリング用アーム3を設け、このローリ
ング用アーム3に第2のサーボモータ11によって駆動
されるとともに前記ローリング軸2の軸心と直交する回
転軸心を有するピッチング軸4を設ける。また、ピッチ
ング軸4と連動して回転するピッチング用アーム5に前
記ローリング用アーム3に設けられた第3のサーボモー
タ16によって駆動されるヨーイング軸6を設け、この
ヨーイング軸6にヨーイング用アーム7を設けたことに
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ローリング・ピッチ
ング・ヨーイングの回転3軸を有するロボットアームに
関する。
【0002】
【従来の技術】一般にロボットアームは腕部、手首部、
手先部に分けて考えられる。腕部は、手先部を3次元空
間内の任意の目標位置に静止させるためのアーム機構で
ある。手首部は腕部の先端にあり、手先部を目標とする
姿勢に動かす働きをする。手先部は手首部の先端にあ
り、実際に対象物を把持するためのハンド機構や、加工
のための治工具が取り付けられる。
【0003】通常、腕部と手首部は一体構造をなしてお
り、取り扱う対象によって手先部を取り替えられること
もあるが、手首部は腕部と一体構造であるため取り替え
ることはできない。これは、手首部を駆動するためのサ
ーボモータなどのアクチュエータや駆動機構の一部ない
しすべてが、手首部から腕部にまたがって配置されてい
るためである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロボッ
トに行なわせる作業によっては、手首部を切り離して腕
部のみで作業を行ないたい場合や、手首部を他の機構の
ものに取り替えたい場合がある。ところが、前述のよう
に、従来のロボットアームは、手首部を駆動するための
サーボモータなどのアクチュエータや駆動機構が手首部
から腕部にまたがって配置されているため、手首部を腕
部から分離することができないという問題がある。
【0005】また、前述のような配置では手首部の各関
節に直接アクチュエータが取り付けられていないので、
外見上、手首部の先端は比較的簡素な形状になる。一
方、手首部を駆動するための構造をすべて手首部内に収
めようとすると、アクチュエータが各関節近傍に取り付
けられるため形状が大きくなり作業空間確保の面で従来
よりも劣るという問題が生じる。
【0006】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、ロボットのどのよう
な作業姿勢であっても手先部の作業空間を広くとること
ができ、またロボットの姿勢の変化によっても他の装置
や作業対象との干渉を考慮する必要がないロボットアー
ムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は前記目的を達
成するために、請求項1は、第1のモータによって駆動
されるローリング軸と、このローリング軸と連動して回
転するローリング用アームと、このローリング用アーム
に設けられ第2のモータによって駆動されるとともに前
記ローリング軸の軸心と直交する回転軸心を有するピッ
チング軸と、このピッチング軸と連動して回転するピッ
チング用アームと、前記ピッチング用アームに設けられ
第3のモータによって駆動されるヨーイング軸と、この
ヨーイング軸と連動して回転するヨーイング用アームと
を具備したことにある。
【0008】また、請求項2は、第2および第3のモー
タを、ローリング用アームの両端部で、第1のモータに
対して接近し、かつ第1のモータと平行に配置したこと
にある。請求項3は、第2および第3のモータを、ロー
リング用アームの回転によって第1のモータの回りを旋
回し、その姿勢が変化しないようにローリング用アーム
に固定したことにある。
【0009】さらに、請求項4は、第2のモータの回転
軸の回転を、ローリング用アームに設けられたかさ歯車
を介してピッチング軸に駆動力を伝達させ、請求項5
は、第3のモータの回転軸の回転を、かさ歯車と伝達軸
とを介してヨーイング軸に駆動力を伝達させている。さ
らに、第1〜第3のモータは、サーボモータであり、制
御装置によって制御される。
【0010】
【作用】前述のように、ローリング軸、ピッチング軸、
ヨーイング軸を独立して駆動する第1〜第3のモータが
本装置内に組み込まれており、第1のモータの駆動によ
りローリング軸が回転すると、これに固定された第2お
よび第3のモータとローリング用アームが回転し、ピッ
チング用アームおよびヨーイング用アームがローリング
軸を軸心として旋回する。
【0011】第2のモータの駆動によりピッチング軸が
回転すると、ヨーイング用アームがピッチング軸を軸心
として回動するが、第1〜第3のモータの姿勢は変化し
ない。また、第3のモータが駆動してヨーイング軸が回
転すると、ヨーイング用アームはヨーイング軸を軸心と
して回転するが、第1〜第3のモータの姿勢は変化しな
い。
【0012】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図1〜図3はロボットアームを示し、図1は
ロボットアームの一部を断面した正面図、図2(a)は
正面図、(b)は側面図、(c)は下面図である。図3
はロボットアームを直交3軸型のロボットアームに連結
した状態を示す。
【0013】ロボットアームは3つ(ローリング軸、ピ
ッチング軸、ヨーイング軸)の回転関節とアームを有す
る3自由度アームであり、手首基部1にはローリング軸
2を有するローリング用アーム3が設けられ、このロー
リング用アーム3にはピッチング軸4を有するピッチン
グ用アーム5を、さらにピッチング用アーム5にはヨー
イング軸6を有するヨーイング用アーム7が連結されて
いる。
【0014】前記手首基部1を構成するハウジング8の
内部には鉛直方向に第1のサーボモータ9が設けられ、
この回転軸は前記ローリング軸2と直結されている。ロ
ーリング軸2は減速機構3aを介してローリング用アー
ム3を回転させるようになっている。すなわち、第1の
サーボモータ9の回転軸はローリング軸2と軸心が一致
するようにローリング軸2の延長上に配置されている。
【0015】前記ローリング用アーム3の一側部にはモ
ータ支持台10が固定され、このモータ支持台10には
ローリング軸2と平行に第2のサーボモータ11が設け
られている。第2のサーボモータ11の回転軸12は鉛
直方向に突出しており、回転軸12と直角方向に設けら
れたピッチング軸4を駆動するようになっている。
【0016】すなわち、回転軸12にはかさ歯車13が
固定され、このかさ歯車13はピッチング軸4の端部に
固定されたかさ歯車14と噛合され、回転軸12の回転
をピッチング軸4に伝達させている。なお、4aはかさ
歯車13,14を覆うギャボックスである。
【0017】前記ローリング用アーム3の他側部にはモ
ータ支持台15が固定され、このモータ支持台15には
ローリング軸2と平行に第3のサーボモータ16が設け
られている。第3のサーボモータ16の回転軸17は鉛
直方向に突出しており、歯車と伝達軸を介してヨーイン
グ軸6を駆動するようになっている。
【0018】すなわち、回転軸17にはかさ歯車18が
固定され、このかさ歯車18は第1の伝達軸19に固定
されたかさ歯車20と噛合している。なお、17aはか
さ歯車18,20を覆うギャボックスである。
【0019】また、前記第1の伝達軸19はモータ支持
台15に固定されたブラケット21に回転自在に軸支さ
れており、この第1の伝達軸19には第1の平歯車22
が固定されている。ブラケット21には第1の伝達軸1
9と平行に第2の伝達軸23が回転自在に軸支され、こ
の第2の伝達軸23には第1の平歯車22と噛合する第
2の平歯車24が固定されている。
【0020】第2の伝達軸23の一端部はヨーイング軸
6を囲繞するケーシング25の内部に突出しており、こ
の突出部にはかさ歯車26が固定されている。このかさ
歯車26はヨーイング軸6に固定されたかさ歯車27に
噛合し、第3のサーボモータ16の回転をヨーイング軸
6に伝達させ、ヨーイング軸6の回転は減速機構7aを
介してヨーイング用アーム7を回転するようになってい
る。
【0021】このように構成されたロボットアームによ
れば、第1のサーボモータ9が駆動すると、ローリング
軸2が回転し、このローリング軸2の回転は減速機構3
aによって減速されてローリング用アーム3に伝達され
る。したがって、ローリング用アーム3の回転によって
第2および第3のサーボモータ11,16は第1のサー
ボモータ9の回りを旋回することになる。
【0022】第2のサーボモータ11が駆動すると、第
2のサーボモータ11の回転軸12の回転はかさ歯車1
3,14を介してピッチング軸4に伝達され、ピッチン
グ軸4が回転する。ピッチング軸4が回転すると、ピッ
チング用アーム5はピッチング軸4を軸心として回動
し、ヨーイング軸6を含むヨーイング用アーム7がピッ
チング軸4を軸心として回動するが、ローリング用アー
ム3に固定された第2および第3のサーボモータ11,
16の姿勢は鉛直方向で変化しない。
【0023】また、第3のサーボモータ16が駆動する
と、回転軸17の回転はかさ歯車18,20を介して第
1の伝達軸19に伝達され、第1の伝達軸19の回転は
第1の平歯車22、第2の平歯車24を介して第2の伝
達軸23に伝達される。第2の伝達軸23の回転は、か
さ歯車26,27を介してヨーイング軸6に伝達され、
ヨーイング軸6が回転し、このヨーイング軸6の回転は
減速機構7aによって減速され、ヨーイング用アーム7
に伝達される。
【0024】このように、ピッチング軸4およびヨーイ
ング軸6が回転してもローリング用アーム3に固定され
た第2および第3のサーボモータ11,16の姿勢は鉛
直方向で変化せず、常に一定位置に保持される。
【0025】このようにロボットアームは、組立て作業
のようにロボットの手先周辺の作業空間をなるべく広く
とり、またロボットの姿勢により作業空間が変化して、
組立て対象物と干渉が起こらないようしたい場合などに
大変有効である。
【0026】図3は、前述のように構成されたロボット
アームを直交3軸型ロボット30に連結した状態を示
す。31は作業空間32を構成する枠体であり、この枠
体31の天井部33には直交3軸型ロボット30のX軸
34とY軸35が直交して設けられている。X軸34に
はY軸35を矢印X方向に駆動する駆動部34aが設け
られている。
【0027】Y軸35にはZ軸36が設けられ、このZ
軸36はY軸35に設けられた駆動部35aによって矢
印Y方向に駆動されるようになっている。また、Z軸3
6は駆動部36aによって矢印Z方向に駆動するように
なっており、このZ軸36は前記作業空間32の内部に
突出し、このZ軸36の下端部に前記ロボットアームの
手首基部1がボルト37によって着脱可能に連結されて
いる。また、ロボットアームのヨーイング用アーム7に
はハンド38が着脱可能に取り付けられている。
【0028】したがって、直交3軸型ロボット30をX
YおよびZ方向に駆動することにより、ロボットアーム
の先端部のハンド38を作業空間32の内部において3
次元的に移動して目標位置への位置決めすることがで
き、作業空間32内において、組立て作業、加工作業を
行うことができる。
【0029】また、直交3軸型ロボット30のZ軸36
に対してロボットアームの手首基部1が着脱可能に取り
付けられているから、ロボットアームを交換することが
でき、またロボットアームのヨーイング用アーム7に対
してハンド38が着脱可能に取り付けられているから、
作業内容によってハンド38を適宜交換することができ
る。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ローリング用アーム、ピッチング用アームおよびヨ
ーイング用アームを駆動して作業姿勢を変化しても各モ
ータの位置関係が変化しないため、手先部の作業空間を
広くとることができる。しかも、ロボットの姿勢の変化
によって作業空間が変化しないので、姿勢変化による他
の装置や作業対象との干渉を考慮する必要がないという
効果がある。
【0031】また、ロボットアームは直交3軸型ロボッ
ト等の各種のロボットとの組合わせが可能となり、手首
部ユニットとして広範囲の応用が可能となり、さらに作
業内容によって適宜ハンドを交換することができるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係わるロボットアームの
一部を断面した正面図。
【図2】同実施例のロボットアームの正面図、側面図お
よび下面図。
【図3】同実施例のロボットアームを直交3軸型ロボッ
トと組合わせた状態の斜視図。
【符号の説明】
2…ローリング軸 3…ローリング用アーム 4…ピッチング軸 5…ピッチング用アーム 6…ヨーイング軸 7…ヨーイング用アーム 9…第1のサーボモータ 11…第2のサーボモータ 16…第3のサーボモータ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のモータによって駆動されるローリ
    ング軸と、このローリング軸と連動して回転するローリ
    ング用アームと、このローリング用アームに設けられ第
    2のモータによって駆動されるとともに前記ローリング
    軸の軸心と直交する回転軸心を有するピッチング軸と、
    このピッチング軸と連動して回転するピッチング用アー
    ムと、前記ピッチング用アームに設けられ第3のモータ
    によって駆動されるヨーイング軸と、このヨーイング軸
    と連動して回転するヨーイング用アームとを具備したこ
    とを特徴とするロボットアーム。
  2. 【請求項2】 第2および第3のモータは、ローリング
    用アームの両端部で、第1のモータに対して接近し、か
    つ第1のモータと平行に配置されていることを特徴とす
    る請求項1記載のロボットアーム。
  3. 【請求項3】 第2および第3のモータは、ローリング
    用アームの回転によって第1のモータの回りを旋回し、
    その姿勢が変化しないようにローリング用アームに固定
    されていることを特徴とする請求項1記載のロボットア
    ーム。
  4. 【請求項4】 第2のモータの回転軸の回転は、ローリ
    ング用アームに設けられたかさ歯車を介してピッチング
    軸に駆動力を伝達させていることを特徴とする請求項1
    記載のロボットアーム。
  5. 【請求項5】 第3のモータの回転軸の回転は、かさ歯
    車と伝達軸とを介してヨーイング軸に駆動力を伝達させ
    ていることを特徴とする請求項1記載のロボットアー
    ム。
  6. 【請求項6】 第1〜第3のモータは、サーボモータで
    あることを特徴とする請求項1記載のロボットアーム。
JP5323498A 1993-12-22 1993-12-22 ロボットアーム Pending JPH07178684A (ja)

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