JPH11254376A - ロボットアーム機構 - Google Patents
ロボットアーム機構Info
- Publication number
- JPH11254376A JPH11254376A JP5478098A JP5478098A JPH11254376A JP H11254376 A JPH11254376 A JP H11254376A JP 5478098 A JP5478098 A JP 5478098A JP 5478098 A JP5478098 A JP 5478098A JP H11254376 A JPH11254376 A JP H11254376A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- robot arm
- pulley
- arm mechanism
- movable portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造が簡単で、スリムなロボットアーム機構
を提供するにある。 【解決手段】 二つの減速機１，２を平行に設置すると
共に前記減速機１，２の一方の出力軸にワイヤプーリ９
を固定すると共に前記出力軸と直交する軸回りに旋回自
在な可動部７を設け、前記ワイヤプーリ９と前記可動部
７との間にワイヤ８を巻き掛けて、前記減速機の一方か
ら前記可動部への動力伝達方向を変換することを特徴と
する。
を提供するにある。 【解決手段】 二つの減速機１，２を平行に設置すると
共に前記減速機１，２の一方の出力軸にワイヤプーリ９
を固定すると共に前記出力軸と直交する軸回りに旋回自
在な可動部７を設け、前記ワイヤプーリ９と前記可動部
７との間にワイヤ８を巻き掛けて、前記減速機の一方か
ら前記可動部への動力伝達方向を変換することを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットアーム機
構に関する。詳しくは、ＦＡや医療用などの一般的なロ
ボットや、マスタースレーブ方式など、ロボットアーム
全般に関する。特に手首部分に関する関節部の機構に好
適である。
構に関する。詳しくは、ＦＡや医療用などの一般的なロ
ボットや、マスタースレーブ方式など、ロボットアーム
全般に関する。特に手首部分に関する関節部の機構に好
適である。
【０００２】
【従来の技術】現在、ロボット等のアームは各種いろい
ろな構造、形状で設計がなされている。例えば、ＦＡや
医療用などの一般的なロボットや、マスタースレーブ方
式など、または鍛造用マニピュレータや産業用マニピュ
レータなどがある。
ろな構造、形状で設計がなされている。例えば、ＦＡや
医療用などの一般的なロボットや、マスタースレーブ方
式など、または鍛造用マニピュレータや産業用マニピュ
レータなどがある。
【０００３】従来のロボットアーム機構の一例を図９に
示す。この例は、手首機構に関するものであり、二つの
減速機０１，０２を直角に配置したものである。即ち、
中空な入力軸０３内に中実な入力軸０４を同軸的に配置
すると共に前記入力軸０３，０４の先端に傘歯車０３
ａ，０４ａを取り付ける一方、前記入力軸０３，０４と
直交するＡ軸方向に減速機０１を配置し、該減速機０１
の軸に取り付けられた傘歯車０１ａを前記傘歯車０４ａ
に噛合させる。
示す。この例は、手首機構に関するものであり、二つの
減速機０１，０２を直角に配置したものである。即ち、
中空な入力軸０３内に中実な入力軸０４を同軸的に配置
すると共に前記入力軸０３，０４の先端に傘歯車０３
ａ，０４ａを取り付ける一方、前記入力軸０３，０４と
直交するＡ軸方向に減速機０１を配置し、該減速機０１
の軸に取り付けられた傘歯車０１ａを前記傘歯車０４ａ
に噛合させる。
【０００４】また、前記入力軸０３，０４と平行なＢ軸
方向に減速機０２を配置し、該減速機０２の軸に取り付
けた傘歯車０２ａと前記傘歯車０４ａとの間を複数の歯
車列よりなる歯車機構により連結する。この例では、Ａ
軸側の動作によってＢ軸側の動作が影響を受けずに、減
速機２に動力をもっていくために、非常に複雑な構造を
必要としている。しかしこれでは実用上、使用範囲が限
定されたり、重量の増加も引き起こす。また、デザイン
的にもスリムなものとはいえない。
方向に減速機０２を配置し、該減速機０２の軸に取り付
けた傘歯車０２ａと前記傘歯車０４ａとの間を複数の歯
車列よりなる歯車機構により連結する。この例では、Ａ
軸側の動作によってＢ軸側の動作が影響を受けずに、減
速機２に動力をもっていくために、非常に複雑な構造を
必要としている。しかしこれでは実用上、使用範囲が限
定されたり、重量の増加も引き起こす。また、デザイン
的にもスリムなものとはいえない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のロボットのアー
ムの関節機構はその構造上、どうしても腕周りが太くな
らざるを得ない。これはその機構に使用しているモー
タ、減速機、かさ歯車等の機構ではどうしても体積をあ
る一定以上に小さくできないからである。特にこれが一
つの自由度ではなく、２自由度であるときなどは、非常
に大きな機構を必要とする。
ムの関節機構はその構造上、どうしても腕周りが太くな
らざるを得ない。これはその機構に使用しているモー
タ、減速機、かさ歯車等の機構ではどうしても体積をあ
る一定以上に小さくできないからである。特にこれが一
つの自由度ではなく、２自由度であるときなどは、非常
に大きな機構を必要とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１に係るロボットアーム機構は、二つの減速
機を平行に設置すると共に前記減速機の一方の出力軸に
ワイヤプーリを固定すると共に前記出力軸と直交する軸
回りに旋回自在な可動部を設け、前記ワイヤプーリと前
記可動部との間にワイヤを巻き掛けて固定し、前記減速
機の一方から前記可動部への回転軸方向を変更すること
を特徴とする。
明の請求項１に係るロボットアーム機構は、二つの減速
機を平行に設置すると共に前記減速機の一方の出力軸に
ワイヤプーリを固定すると共に前記出力軸と直交する軸
回りに旋回自在な可動部を設け、前記ワイヤプーリと前
記可動部との間にワイヤを巻き掛けて固定し、前記減速
機の一方から前記可動部への回転軸方向を変更すること
を特徴とする。
【０００７】上記課題を解決する本発明の請求項１に係
るロボットアーム機構は、請求項１において、前記可動
部に、曲率半径が旋回中心からの距離に等しい表面を持
つ先端部プーリを取り付け、該先端部プーリの表面に沿
って前記ワイヤの両端部を固定したことを特徴とする。
るロボットアーム機構は、請求項１において、前記可動
部に、曲率半径が旋回中心からの距離に等しい表面を持
つ先端部プーリを取り付け、該先端部プーリの表面に沿
って前記ワイヤの両端部を固定したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】〔実施例１〕本発明の一実施例に
係るロボットアーム機構を図１〜図３に示す。本実施例
では、同図に示すように、二つの減速機１，２がＡ軸に
沿って同軸平行に設置されると共に減速機２が減速機１
の出力側に固定されている。また、各減速機１，２の入
力軸にはプーリ３，４が固定され、これらプーリ３，４
はベルトを介してそれぞれモータ５，６に巻き掛けられ
ている。
係るロボットアーム機構を図１〜図３に示す。本実施例
では、同図に示すように、二つの減速機１，２がＡ軸に
沿って同軸平行に設置されると共に減速機２が減速機１
の出力側に固定されている。また、各減速機１，２の入
力軸にはプーリ３，４が固定され、これらプーリ３，４
はベルトを介してそれぞれモータ５，６に巻き掛けられ
ている。
【０００９】従って、モータ５から減速機１へ動力を伝
達すると、減速機２は減速機１の出力側と共に回転する
こととなる。なお、減速機２への入力はＡ軸回転分を調
整してやれば、Ａ軸回転の影響をなくすことができる。
これにより、Ａ軸の影響無しに減速機２への入力が可能
であると共に、シンプルな構造の関節ができる。
達すると、減速機２は減速機１の出力側と共に回転する
こととなる。なお、減速機２への入力はＡ軸回転分を調
整してやれば、Ａ軸回転の影響をなくすことができる。
これにより、Ａ軸の影響無しに減速機２への入力が可能
であると共に、シンプルな構造の関節ができる。
【００１０】但し、このままでは回転軸方向が同一とな
ってしまうので１自由度しか無いこととなってしまう。
そのため、図１〜３に示すように、Ａ軸方向と直交する
Ｂ軸方向回りに旋回自在な先端可動部７を配置し、ワイ
ヤ８を利用して回転軸方向をＢ軸方向に変更する構造と
した。
ってしまうので１自由度しか無いこととなってしまう。
そのため、図１〜３に示すように、Ａ軸方向と直交する
Ｂ軸方向回りに旋回自在な先端可動部７を配置し、ワイ
ヤ８を利用して回転軸方向をＢ軸方向に変更する構造と
した。
【００１１】即ち、減速機２の出力軸にワイヤプーリ９
を取り付けると共にこのワイヤプーリ９にワイヤ８を巻
き掛けてその中間部とＰ点でワイヤプーリ９に固定し
た。また、先端可動部７には、ワイヤガイド１０を中心
としてその両側にＲ部１１、固定装置１２を配置した。
を取り付けると共にこのワイヤプーリ９にワイヤ８を巻
き掛けてその中間部とＰ点でワイヤプーリ９に固定し
た。また、先端可動部７には、ワイヤガイド１０を中心
としてその両側にＲ部１１、固定装置１２を配置した。
【００１２】ワイヤ８の両端側は、ワイヤガイド１０、
Ｒ部１１を経て固定装置１２によりそれぞれ先端可動部
７に固定した。従って、減速機２によりワイヤプーリ９
を旋回させ、ワイヤ８をワイヤプーリ９に沿って図中矢
印で示すように回転させると、この動きはワイヤ８の両
端点において引っ張りもしくは押される運動となる。
Ｒ部１１を経て固定装置１２によりそれぞれ先端可動部
７に固定した。従って、減速機２によりワイヤプーリ９
を旋回させ、ワイヤ８をワイヤプーリ９に沿って図中矢
印で示すように回転させると、この動きはワイヤ８の両
端点において引っ張りもしくは押される運動となる。
【００１３】このため、ワイヤプーリ９の回転によるワ
イヤ８の動きによって、固定装置１２までの長さが変化
し、ワイヤプーリ９の位置によって、図３に示すよう
に、ワイヤガイド１０からＲ部１１までのワイヤ８の長
さはＸ〜Ｚの間を変動する。この長さの変動により、先
端可動部７がＢ軸中心に回転することとなる。
イヤ８の動きによって、固定装置１２までの長さが変化
し、ワイヤプーリ９の位置によって、図３に示すよう
に、ワイヤガイド１０からＲ部１１までのワイヤ８の長
さはＸ〜Ｚの間を変動する。この長さの変動により、先
端可動部７がＢ軸中心に回転することとなる。
【００１４】但し、片側だけではワイヤ８を短くする方
向には動けても、逆には動かすことができないので、反
対側に（高さ方向でいう反対側）に逆方向にワイヤ８を
張っておく構造としたものである。これにより、両方向
の動作が可能となり、先端可動部８が自由に動かせると
いうことになる。
向には動けても、逆には動かすことができないので、反
対側に（高さ方向でいう反対側）に逆方向にワイヤ８を
張っておく構造としたものである。これにより、両方向
の動作が可能となり、先端可動部８が自由に動かせると
いうことになる。
【００１５】本実施例では、二つの減速機１，２を平行
に配置することにより、従来のものと比較して十分コン
パクトな構造とするとができる。また、本実施例では高
さ方向の大きさを特に制限した時を仮定したため、その
分長手方向にＡ、Ｂ軸がずれているが、高さ方向をある
程度大きくとれば、二つの軸心を交差させる機構も可能
となる。
に配置することにより、従来のものと比較して十分コン
パクトな構造とするとができる。また、本実施例では高
さ方向の大きさを特に制限した時を仮定したため、その
分長手方向にＡ、Ｂ軸がずれているが、高さ方向をある
程度大きくとれば、二つの軸心を交差させる機構も可能
となる。
【００１６】このように説明したように、本実施例で
は、二つの減速機を平行に設置したこと、その出力の片
方の方向をワイヤを用いて変更させたことにより、部品
点数の低減を図ることができる。具体的には、従来のロ
ボットアームに比べて、傘歯車やベアリングの点数が極
端に少なくなり、軽量化、高出力化が図れる。また、コ
ストダウンも図れる。
は、二つの減速機を平行に設置したこと、その出力の片
方の方向をワイヤを用いて変更させたことにより、部品
点数の低減を図ることができる。具体的には、従来のロ
ボットアームに比べて、傘歯車やベアリングの点数が極
端に少なくなり、軽量化、高出力化が図れる。また、コ
ストダウンも図れる。
【００１７】〔実施例２〕本発明の第２の実施例に係る
ロボットアーム機構を図５〜図８に示す。本実施例は、
前述した実施例１の変形例である。即ち、実施例１では
図４に示したように、回転中心（Ｂ軸）と引っ張る部分
との、力方向に対する平行距離が一定でなくα，β，γ
のように変化するため、その必要トルクが一定となら
ず、先端部の回転角に応じて、減速機２の出力を調整し
なくてはならない。
ロボットアーム機構を図５〜図８に示す。本実施例は、
前述した実施例１の変形例である。即ち、実施例１では
図４に示したように、回転中心（Ｂ軸）と引っ張る部分
との、力方向に対する平行距離が一定でなくα，β，γ
のように変化するため、その必要トルクが一定となら
ず、先端部の回転角に応じて、減速機２の出力を調整し
なくてはならない。
【００１８】そこで、本実施例では、その調整が必要で
なくなる機構を付加したものである。即ち、先端可動部
７の中央の接続部分に先端部プーリ１３を取り付け、そ
の両側に２個のプーリガイド１４を取り付ける。そし
て、このワイヤ８の両端を、プーリガイド１４を経て導
き、先端部プーリ１３の表面に沿って固定する。
なくなる機構を付加したものである。即ち、先端可動部
７の中央の接続部分に先端部プーリ１３を取り付け、そ
の両側に２個のプーリガイド１４を取り付ける。そし
て、このワイヤ８の両端を、プーリガイド１４を経て導
き、先端部プーリ１３の表面に沿って固定する。
【００１９】但し、ワイヤ自身の干渉を防ぐため、ワイ
ヤガイド（図示しない）によって高低差を付けてやる必
要がある。こうしないと先端側プーリ１３が移動すると
きにワイヤ８に干渉するためである。また、先端部プー
リ１３の表面の曲率Ｒは、減速機２の出力側の半径と同
一とし、なおかつその曲率Ｒ中心はＢ軸中心とする。
ヤガイド（図示しない）によって高低差を付けてやる必
要がある。こうしないと先端側プーリ１３が移動すると
きにワイヤ８に干渉するためである。また、先端部プー
リ１３の表面の曲率Ｒは、減速機２の出力側の半径と同
一とし、なおかつその曲率Ｒ中心はＢ軸中心とする。
【００２０】これにより、減速機出力トルクと先端部動
作トルクとが等しくなり、余分なトルク調整もなく、コ
ンパクトな関節構造が可能となった。尚、その他の構成
については、前述した実施例１と同様であり、同様な作
用効果も奏する。
作トルクとが等しくなり、余分なトルク調整もなく、コ
ンパクトな関節構造が可能となった。尚、その他の構成
については、前述した実施例１と同様であり、同様な作
用効果も奏する。
【００２１】このように説明したように、本実施例で
は、単純にワイヤを固定したのでは出てしまうトルク変
化を、先端駆動側にプーリを用いることによってなくす
ることが可能となる。その際、ワイヤガイドによってワ
イヤのルトに高低差を設けたことにより、プーリとワイ
ヤの干渉を避けることができた。
は、単純にワイヤを固定したのでは出てしまうトルク変
化を、先端駆動側にプーリを用いることによってなくす
ることが可能となる。その際、ワイヤガイドによってワ
イヤのルトに高低差を設けたことにより、プーリとワイ
ヤの干渉を避けることができた。
【００２２】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明では、二つの減速機を平行に配置し、
ワイヤ及びプーリを用いて動力伝達方向を変更したた
め、ロボットアームの関節構造がコンパクトかつシンプ
ルになる。また、体積も小さくなり、重量も抑えられる
結果、高出力化若しくはコストダウンが可能となる。特
に、狭隘な箇所における作業が求められるロボットアー
ム、軽量化が必要なロボットアームに好適となる。
たように、本発明では、二つの減速機を平行に配置し、
ワイヤ及びプーリを用いて動力伝達方向を変更したた
め、ロボットアームの関節構造がコンパクトかつシンプ
ルになる。また、体積も小さくなり、重量も抑えられる
結果、高出力化若しくはコストダウンが可能となる。特
に、狭隘な箇所における作業が求められるロボットアー
ム、軽量化が必要なロボットアームに好適となる。
【図１】本発明の第１の実施例に係るロボットアーム機
構を示す正面図である。
構を示す正面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るロボットアーム機
構を示す側面図である。
構を示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るロボットアーム機
構の動作状態を示す説明図である。
構の動作状態を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るロボットアーム機
構の動作状態を示す説明図である。
構の動作状態を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係るロボットアーム機
構を示す正面図である。
構を示す正面図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係るロボットアーム機
構を示す側面図である。
構を示す側面図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係るロボットアーム機
構の動作状態を示す説明図である。
構の動作状態を示す説明図である。
【図８】図５中のＣ部の拡大図である。
【図９】従来の手首機構の説明図である。
１，２ 減速機 ３，４ プーリ ５，６ モータ ７ 先端可動部 ８ ワイヤ ９ ワイヤプーリ １０ ワイヤガイド １１ Ｒ部 １２ 固定装置 １３ 先端部プーリ １３ プーリガイド
Claims (2)
- 【請求項１】 二つの減速機を平行に設置すると共に前
記減速機の一方の出力軸にワイヤプーリを固定すると共
に前記出力軸と直交する軸回りに旋回自在な可動部を設
け、前記ワイヤプーリと前記可動部との間にワイヤを巻
き掛けて固定し、前記減速機の一方から前記可動部への
回転軸方向を変更することを特徴とするロボットアーム
機構。 - 【請求項２】 前記可動部に、曲率半径が旋回中心から
の距離に等しい表面を持つ先端部プーリを取り付け、該
先端部プーリの表面に沿って前記ワイヤの両端部を固定
したことを特徴とする請求項１記載のロボットアーム機
構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5478098A JPH11254376A (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | ロボットアーム機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5478098A JPH11254376A (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | ロボットアーム機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11254376A true JPH11254376A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=12980297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5478098A Pending JPH11254376A (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | ロボットアーム機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11254376A (ja) |
-
1998
- 1998-03-06 JP JP5478098A patent/JPH11254376A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20040823 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051108 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060228 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |