JPS5914490A

JPS5914490A - 工業用ロボツトのア−ム

Info

Publication number: JPS5914490A
Application number: JP11880982A
Authority: JP
Inventors: 御輿　直史
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1982-07-07
Publication date: 1984-01-25
Also published as: JPS632752B2

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】本発明は１つの長尺なアームが任意の方向に曲折、回転
および首振り等の運動をすることができる工業用ロボッ
トのアームに関する。

工業用ロボットのアームは、例えばロボット本体におい
てその駆動源からの動力により、必要な変位作動を行な
わせるために採用されている。

このようなアームは従来より種々提案されているが、例
えば第１図に示すようなアーム１では、両端に歯面２Ａ
が刻設された内部リンク２が相互に噛合すると共に、そ
の各内部リンク２の左右部において２つの外部リンク３
にそれぞれ支持体４を介してユニバーサルジヨイント（
以下、軸承部という）５で回動自在に軸承されている。

このようなアームＩでは、例えば、−万端の外部リンク
３−ａを固定しそれに軸承された内部リンク２ａを矢符
６方向に回動すると、内部リンク２ｂが軸承部５ｂを中
心に第２図に示すように矢符７方向に回動すると共に、
両端の円弧面３Ａで外接する外部リンク３ｂも回動する
。

このような曲折作動が順次先端部の内部リンク２ｄおよ
び外部リンク３ｄに及び、機構体１全体として可撓的な
運動をさせることができる。

さらに、前記内部リンク２ａを矢符８方向に回動すると
、その回転はそのま＼各支持体４および外部リンク３を
介して伝達され、先端の外部リンク３ｄを矢符９方向に
回動させることもできる。

しかし、このようなアームでは、前記内部リンクに刻設
される歯面の角度領域が少なく、また、軸承部にユニバ
ーサルジヨイントを用いなければ゛ならないため、内部
リンク相互および外部リンク相互の曲折角を大きくとる
ことができない上、その動力伝達効率が低くまた全体の
剛性を高（することができない欠点がある。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
、各リンク相互における曲折角を大きくすることができ
、加えて、曲折作動範囲が広く伝達効率および剛性の高
い可撓的変形自在のロボソ！・アームを提供することを
目的とする。　′以下に本発明をその実施例に基づいて
詳細に説明する。

第３図は本発明の工業用ロボットのアーム１０の断面図
である。これは、２つの平歯車面１１ＢおよびＩＩＣが
両側に形成され相互に噛合する複数の２面歯車１１と、
この２面歯車列１２の一端の１つの２面歯車１１ＮＩＭ
）に噛合し、１つの平歯車面１３Ａが形成された１つの
１面歯車１３と、からなる歯車列体１４が設げられてい
る。

この歯車列体１４には、第４図の斜視図に示すように並
列に同様の他の歯車列体１５が設けられ、この一方の歯
車列体１４の１つの２面歯車１１の平歯車面１１Ｂ、Ｉ
ＩＧのそれぞれの中心１１ｂ、１１Ｃを、他の歯車列体
１５の２つの２面歯車１６．１Ｇの噛合側１７の平歯車
面１６Ｂ、１６Ｇの中心１６ｂ、１６ｃと一致するよう
に配置されている。

そして、それらの中心１１ｂ、ｌｌｃ、１６ｂ、１６ｃ
には図示したように各軸体１８ｂ、１８ｃが遊嵌されて
いると共に、前記１面歯車１３はその中心に位置する前
記軸体１８ｂに固着され、他の歯車列体１５の１面歯車
１９はその中心に位置する前記軸体１８ｂに遊嵌されて
いる。

さらに、前記歯車列体１５においては、曲折動力を伝達
するための傘歯車２０が端部の２面歯車１６（１６Ｍ）
の非噛合側２１に同心状に固着され、かつ、その個所に
おける前記軸体１８ｂに遊嵌されている。すなわち、前
記歯車列体１４および１５は前記軸体１８ｂ、１８Ｃと
後述するリンク２６ａ、２６ｂを介して本アームＩＯを
曲折させるもので、前記傘歯車２０にはそれに噛合する
傘歯車２２が後述する基部支承体２３の駆動軸２４内に
同心状に組み込まれた駆動軸２５に固着されている。

上述した歯車列体１４．１５の相互に隣り合う軸体１８
ｂ、１８ｃは、それぞれ左右１対のリンク２６ａ、２６
ｂで回動自在に順次接続されている。

なお、前記１面歯車１３が固着されている軸体１８ｂは
、基部支承体２３に軸承され、この基部支承体２３の駆
動軸２４は図示しないロボット本体内の駆動源により回
動されるようになっている。

一方、前記１面歯車１９には、それが遊嵌された軸体１
８ｂを中心にして共に回動する端部作動体２７が設けら
れている。

なお、各歯車列体に採用される歯車は、所望のアーム長
さを得るためにその機能を果す限りいくつ採用してもよ
いことは述べるまでもない。

本発明は以上述べたように構成したので、次のように作
動させることができる。

先ず、駆動軸２５を図示しない駆動源により傘歯車２２
と共に矢符２８方向に回動させると、傘歯車２０が回動
し、これに一体の歯車列体１５の２面歯車１６Ｍが回動
する。このとき、基部支承体２３は固定されているので
、軸体１８ｃは２面歯車１６Ｍが遊嵌されている軸体１
８ｂを中心にして、第５図に示すようなＬｌなる半径で
回動される。

一方、軸体１８ｂに固着されている歯車列体１４の１面
歯車１３の回動は、前記基部支承体２３で阻止されてい
るので、２面歯車１１Ｍの平歯車面１１Ｃが前記１面歯
車１３の平歯車面１３Ａ上を転勤し、これが軸体１８ｂ
を軸体１８ｃを中心に前記と同様ｌ、１なる半径で回動
させる。これらの回動作動は、前記各リンク２６ａ、２
６ｂによ　　。

り維持され、順次このような作動が繰り返されて、最終
的に図示のように装置全体を曲折させることができる。

なお、端部作動体２７の曲折変位量は、前記傘歯車２２
の回動角を異ならせることにより任意にとることができ
る。

次に、基部支承体２３の駆動軸２４を別途設けられた駆
動源により矢符２８方向に回動すると、その回転力は各
軸体１８ｂ、１８ｃおよびリンク２６ａ、２６ｂを介し
て端部作動体２７に伝達される。

以上述べた作動を適宜行なえば、端部作動体２７に装着
される図示しない手首を基部支承体２３に対して任意の
位置に変位させることができる。

このような作動において、その変位のための動力伝達は
、動力伝達効率の高い各歯車の歯面や剛性の高い歯車や
リンクで行なわれるし、また、曲折角も従来例に較べ大
きくとることができる第６図は異なる発明の実施例で、
上記発明の構成に前記端部作動体２７より突出された出
力軸３０を回動させることのできる工業用ロボットのア
ーム１０である。なお、上記の発明と異ならない部分に
は同一の符号を付して説明を省く。

本発明は上記の発明の構成である歯車列体１４．１５に
加えて、これらに並列にさらに１つの平歯車面３１Ａが
形成され相互に噛合する複数の１面歯車３１のみからな
る１面歯車列体３２が設けられ、そして、前記軸体１８
ｂ、１８ｃがその各１面歯車３１の中心３１ｂに遊嵌さ
れている。

この１面歯車列体３２の両端部の１面歯車３１Ｍ、３１
Ｎには、首振り動力を伝達するための傘歯車３３．３４
が前記軸体１８ｂに遊嵌して同心状に固着されている。

前者の傘歯車３３にはそれに噛合する傘歯車３５が前記
基部支承体２３の駆動軸２４内に同心状に組み込まれた
駆動軸３６に固着され、後者の傘歯車３４にはそれに噛
合する傘歯車３７が前記端部作動体２７より突出する出
力軸３０を回転するために噛合されている。

なお、前記傘歯車３５は図示しないロボット本体内の駆
動源により回動される。

以上の構成によれば、前記発明の作動に加えて、首振り
作動をも行なわせることができる。

すなわち、傘歯車３５を駆動すると傘歯車３３が１面歯
車３１Ｍと共に回転する。全ての１面歯車３１は、軸体
１８ｂ、１８ｃに遊嵌されているので、その回転力は順
次伝達され、１面歯車３１Ｎ、傘歯車３４．３７を介し
て出力軸３０を回転することができる。

このとき、傘歯車の歯数を適宜選択すれば、回転速度を
増速または減速することができる。

なお、以上述べた２つの発明において、歯車による動力
伝達が部分的に不可能な場合は、図示しないが一部チェ
ーン等を用いてもよい。

ところで、上記の作動において、前記基部支承体２３の
駆動軸２４および他の駆動軸２５．３６のうちの外方部
に存在する駆動軸２４または２５を駆動する場合に、そ
の内方の駆動軸２５および３６、または３６を適切な回
動速度で同時に駆動すれば、例えば曲折作動に付随して
首振り作動が生じるといった誘起現象を防止することが
できる。

本発明は以上詳細に説明したように、２つの平歯車面が
両側に形成され相互に噛合する複数の２面歯車と、この
２面歯車列の一端の１つの２面歯車に噛合し、１つの平
歯車面が形成された１つの１面歯車と、からなる歯車列
体を設けると共に、この歯車列体に並列に同様の他の歯
車列体を設置ノ、この一方の歯車列体の１つの２面歯車
の平歯車面のそれぞれの中心を、他の歯車列体の２つの
２面歯車の噛合側の平歯車面の中心と一致させ、かつ、
それらの中心に軸体を遊嵌すると共に、前記１面歯車を
その中心に位置する前記軸体に固着し、曲折動力を伝達
するための傘歯車を前記他の歯車列体の端部の２面歯車
の非噛合側に同心状に固着すると共に、その個所におけ
る前記軸体に遊嵌し、隣り合う２つの前記軸体がそれぞれ左右１対のリンクで
回動自在に順次接続されている、工業用ロボットのアー
ムとしたので、アームの曲折を任意の方向に自在に変化
させることができる。

また、上記発明の構成に前記端部作動体より突出された
出力軸を回動させることができるようにしたので、アー
ムの任意の方向への曲折さらには端部作動体に装着され
た手首の首振りを自在に変化させることができる。

なお、本発明では剛性が高く伝達動力が大きくかつ伝達
効率の良い歯車を採用したので、各リンク相互における
曲折角を大きくまた曲折作動範囲を広くでき、加えて、
伝達効率および剛性の高い工業用ロボットのアームとす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の可撓的変形自在のリンク装置、第２図は
その作動説明図、第３図は本発明の工業用ロボットのア
ームの断面図、第４図は歯車列体の斜視図、第５図はそ
の作動説明図、第６図は異なる発明の工業用ロボットの
アームの断面図である。１０・・・工業用ロボットのアーム、１１．１６・・・
２面歯車、ＩＩＢ、ｌＩＣ１１６Ｂ、１６ｃ。３１Ａ・・・平歯車面、ｌｌｂ、ｌＩＣ１１６ｂ、１６
Ｃ１３１ｂ・・・中心、１２・・・２面歯車列、１３．
１９．３１・・・１面歯車、１３Ａ、３１Ａ・・・平歯
車面、１４．１５・・・歯車ダ１１体、１７・・・噛合
側、１８ｂ、１８ｃｍ軸体、２０．３３．３４　・・・
傘歯車、２１・・・非噛合側、２６ａ、２６ｂ・・・リ
ンク特許出願人　川１ｌ１１ｉ重工業株式会社代理人　
弁理士　吉　村　勝　俊第３図１０４９３− 第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　２つの円筒歯車面が両側に形成され相互に噛
合する複数の２面歯車と、この２面歯車列の一端の１つの２面歯車に噛合し、１つ
の円筒歯車面が形成された１つの１面歯車と、からなる
歯車列体を設けると共に、この歯車列体に並列に同様の他の歯車列体を設け、この一方の歯車列体の１つの２面歯車の円筒歯車面のそ
れぞれの中心を、他の歯車列体の２つの２面歯車の噛合
側の円筒歯車面の中心と一致させ、かつ、それらの中心
に軸体を遊嵌すると共に、前記１面歯車をその中心に位
置する前記軸体に固着し、曲折動力を伝達するための傘歯車を前記他の歯車列体の
端部の２面歯車の非噛合側に同心状に固着すると共に、
その個所における前記軸体に遊嵌し、隣り合う２つの前記軸体がそれぞれ左右１対のリンクで
回動自在に順次接続され、前記軸体およびリンク全体を回転する機構を有すること
を特徴とする任意の方向に曲折自在の工業用ロボットの
アーム。
（２）　　２つの円筒歯車面が両側に形成され相互に噛
合する複数の２面歯車と、この２面歯車列の一端の１つの２面歯車に噛合し、１つ
の円筒歯車面が形成された１つの１面歯車と、からなる
歯車列体を設けると共に、この歯車列体に並列に同様の他の歯車列体と、１つの円
筒歯車面が形成され相互に噛合する複数の１面歯車のみ
からなる１面歯車列体を並列に設け、前記一方の歯車列体の１つの２面歯車の円筒歯車面のそ
れぞれの中心を、他の歯車列体の２つの２面歯車の噛合
側の円筒歯車面の中心と一致させ、かつ、その全ての中
心に前記１面歯車の各中心を一致させ、それらの中心に
軸体を遊嵌すると共に、前記２つの歯車列体の１面歯車
をその中心に位置する前記軸体に固着し、曲折動力を伝達するための傘歯車を前記他の歯車列体の
端部の２面歯車の非噛合側に同心状に固着すると共に、
その個所における前記軸体に遊嵌し、首振り動力を伝達するための傘歯車を前記１面歯車列体
の両端部の１面歯車に同心状に固着すると共に、その個
所における前記軸体に遊嵌し、隣り合う２つの前記軸体
がそれぞれ左右１対のリンクで回動自在に順次接続され
、前記軸体およびリンク全体を回転する機構を有すること
を特徴とする任意の方向に曲折、および首振り自在の工
業用ロボットのアーム。