JPS60255379A - 産業ロボツト - Google Patents

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】 イ、産業上の利用分野 本発明はカルダン原理により構成せる２つの互いに直角
な揺動軸線を有する型式の産業ロボットにおける装置に
係るものであり、トラニオン又はジャーナルビンを介し
てキャリヤ装置のそれぞれの側に揺動できるように取付
けたフレームを設け、第１揺動軸線を中心とせる第１揺
動運動を可能ならしめ、これと共に機械部分がフレーム
内のトラニオン又はジャーナルビンに支承され第１揺動
軸線に直角に延びる第２揺動軸線を中心にした揺動運動
ができ、機械部分には第２揺動軸線に対し直角に並進運
動のできるユニット部材が収納され、ユニット部材は自
由度を作り出す別の可動装置を任意なるもこれを介して
加工装置を保持し、それぞれの上記運動に対してモータ
が設けられ、並進可能のユニット部材がカルダン式運動
の可能な機械部分内で運動できるようモータから動力を
並進駆動機構に移送する目的に構成される。

口、従来の技術 カルダン原理なるものは本文ぐは２つの互いに直角な軸
線を中心としてユニットを揺動することのできる昔より
良く知られた取付は原理であり、その典型的な例は船舶
羅針盤の懸架支持装置に見られ、フレーム又はリングが
対向するトラニオン上に軸承支持され、このトラニオン
に対して直角におかれた２つのトラニオンが保持される
。この原理は同様に産業ロボットに運動性を付与するの
にも利用されている。

カルダン式又はユニバーサル懸架により外部及び内部よ
り見て第２回転軸線に直角の方向に並進運動ができるよ
うＩＲ造した部品を保持した上記様式の産業ロボットの
例は特願昭５３−５２７７６号に記載されている。

それぞれ自由度とも呼ばれる客運動に対し別々の駆動モ
ータが設けられ、一般にレベルセンサーの一種が調節さ
れた動きを達成することが可能である。本発明は外部及
び内部より見て第３の運動又は自由度即ち並進運動のた
めの駆動力を作り出すための装置を得ることを目的とす
る。

モータを構造全体の中で「できるだけ外の方にｊに好適
にはロボットの動かない取付部又は同様な装置の近くに
配置し、駆動力を伝達装置を介して可動部材に移送する
のが一般に望ましい。−Ｌ述の特許出願の主題によれば
、３つのモータはキャリヤー装置上に堅固に位置し従っ
て３つの互いにずりよった運動を伴わない。この達成の
ため、一連のギヤが使用され、装置系における各自由度
に対゛するギヤがキャリヤ装置内に第１フレームを保持
するトラニオンの１つの上に取付りられる。フレ１、小
山ｆｆ１ｌｌ争翻キん駈希ｈ−オスつつの齢治ノ；蕪貼
贋は自由に走行又はアイドリンクを行いフレーム及びそ
れぞれの軸上に取付番プだそれぞれのギヤに係合し、こ
れらの軸にはウオームネジが形成されている。ウオーム
ネジの１つは第１揺動に直角な第２揺動を行うウオーム
車輪扇形片に噛合い、他方もう１つのウオームネジは第
２揺動運動のための１〜ラニオンの１つに空回りウオー
ム輪に噛合い同じ軸上に空回り又は自由に走行するベベ
ルギヤに接続している。このベベルギヤはもう１つのベ
ベルギヤに噛合いこの回転軸線は今述べたトラニオンに
直角で上記並進運動の方向に合致している。

この後者のベベルギヤには同心状の雌ネジが形成されネ
ジを切ったロッドにネジ込まれロッドは回転を阻止され
る。従って、ナツトどして働くこの後者のベベルギヤが
回転すると、ネジを切ったロッドは目的の並進運動を行
う。確かに、この公知構造により並進モータをキャリヤ
装置の近くに配置可能ならしめる目的が達せられる。

ハ１発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この構造には少なくとも５つの在来のギ
ヤ噛合いと１つのウオームギヤ噛合いの使用が含まれ、
構造をいかに正確に作ってもそれにも抱らず全体の遊び
はいちじるしくなり、又調整による除去も困難である。

このためロボットの精度の不十分がもたらされる。更に
、ウオームギヤの使用によりローリング作用を有するギ
Ａ７に比較した場合劣等な能率がもたらされる。

二１問題点を解決するための手段及び作用並びに発明の
効果 本発明の目的は、上述の並進運動に対重る簡単な動力伝
達で更に遊びの累積の可能性を特にギヤ噛合いの数を低
下させることによりこれを減らザこともできるような動
力伝達を得ることにある。

この目的は本発明によれば序文に述べたような産業ロボ
ットにおいてモータが上述の揺動可能に軸承支持された
フレーム上に取付けられ機械部分が軸承支持された２つ
のトラニオン又はジャーナルビンの１つに接続されてお
り、更に前記トラニオン又はジャーナルビンはフレーム
及び機械部分の両方に回転できるよう軸承支持されてお
り前記機械部分にピニオンが設けられ、このピニオンは
モータにより回転しかつ機械部分の並進運動可能のユニ
ットに関連するラックと噛合い機械部分の運動方向に平
行に延びるような構成により達成される。

本構成をスペース節約可能のものにするために、モータ
軸又は軸線が被駆動トラニオンと好適に一定角度をなし
その間にベベルギヤが取付けられる。

これによりギヤ噛合いの数を２つに減らすことができる
。適当なギヤ形態例えば縮閉線ギヤなどにより、シムな
ど助けによりベベルギヤについで又相互移動によりビニ
オンラック噛合いについて遊びを最小に減らすこともで
きる。この点について、−好適実施例によれば揺動可能
の機械部分におけるトラニオンには偏心型のベアリング
リングが含まれリングを回転することにより距離を調節
することができる。

モータとピニオンとの間に角度分割具が好適に取付けら
れ制御された動きを得る。かかる場合、分割具はモータ
とベベルギヤ間にこれは任意なるも弾性カップリングを
モータと分割具との間に配して取付けるのが望ましい。

モータ駆動によるトラニオンが固定している際第２揺動
軸線を中心とする機械部分の揺動によりピニオンは機械
部分に対し更にラックに対し回転せしめられ、従ってか
がる揺動動作により僅かな同時並進運動がもたらされる
ので第２揺動運動は並進運動に僅かに結合されている点
注記されねばならぬ。しかしながら、この弱い結合はモ
ータをしてピニオンを対応する限度まで回転せしめ得る
ようにすることにより容易に補償できる。本文にとり上
げたタイプの産業ロボットは通常データプロセッサーに
より制御され、必要な補償はプログラム手段により容易
に行われる。勿論、必要とされる補償の大きさは揺動の
行われる角度に直接比例するものである。

本発明は多くの運動自由度をもつ産業ロボットにおける
単一動作の構成のみに係るけれど、２つの互いに垂直な
揺動運動ならびに並進運動を含む上述の運動により並進
運動可能の部材上の点をスパンに合致する三次元空間内
の任意選択の点上に。

、おくことが可能である事は注目に値する。そこで、そ
れ自体周知な回転及び若しくは揺動機構、グリップ装置
その他を導入することにより上記の点において更に次の
自由度を実施することができる。

本発明によりいろいろな産業で既に広く使用されている
ような種類の上記の如き装置その他工具などのための剛
性を有しかつ有益なキャリヤーが提供される。例えば、
車輌ボディの製造においているいろなタイプの溶接ロボ
ットの助けにより今日全溶接作業のきわめて大きな割合
分が遂行されている。

次に、図面に示せる実施例を参照に本発明について下記
説明する。

ボ、実施例 第１図に示す斜視図はカルダン式又はユニバーサル式懸
架を組込んだ産業ロボットを図式的に示しており、フレ
ーム１をキャリヤ装置２にあるトラニオン又はジャーナ
ルビンで揺動動作ができるよう取付けることにより第１
揺動軸線■が設番プられており、この揺動はキャリヤ２
上に取付けたモータ３により行われる。以上は本発明を
構成するものではない。フレーム内にトラニオン又はジ
ャーナルビン５，６上に揺動できる機械部分４が配置さ
れ、本図ではトラニオンの内５の一端のエンドカバーだ
けが見える。機械部分４における可動部分７の並進運動
を目的にしたモータ９がフレーム１に取付りられている
。モータ３と第１図の斜視図では見えない他のモータに
より揺動＠線工及び■に従って揺動動作が実施できる。

これは本発明を構成するものではないのでその機能につ
いては本文では詳述を避ける。可動部材７の並進運動の
達成の方法は以下あきらかにされる。部材７の先端には
更に別の揺動可能のジヨイントが更に本例の場合グリッ
プ装置８が着座しているが、ロボットには大体において
いかなるタイプの工具も取付けても良いものである。こ
の余分の装置も又本発明を構成する部分ではなく、従っ
て本文では詳述しない。

上記の本発明利用状況の説明に引き続いて、本発明は第
２図より更に良く理解することができる。

第２図は同じロボットを中心の揺動軸線工及び■を通じ
てとった断面図である。図示に見られる如く、機械部分
４は２つの互いに垂直な方向に揺動ができる。第１図で
は軸線をフレーム１に対し直角に示したモータ９が第２
図ではその軸線１２を実用目的上紙面上に揺動した状態
で単に示されており、従ってこれは第１図の真の実施例
とは合致しない。

第２図に示すように、機械部分４はフレーム１内の２つ
のトラニオン又はジャーナルビン５，６上に軸承′支持
されている。この機械部分４は別のモータにより図示省
略の要領によってフレーム１内で揺動ができる。トラニ
オン６はフレーム１にしっかりと取付けられ機械部分４
内に軸承支持され一方トラニオン５はベヤリング１９を
介してフレーム１とベヤリング２１を介し機械部分４の
両方に軸承支持されている。これによりトラニオン５を
機械部分４に対する位置又は運動に影響を及ぼさずに揺
動軸線■に対し回転させることができる。トラニオン５
は、弾性カップリング１３と軸上にしつかり取付けたブ
レーキ１４と軸１２上のギヤ１７及びトラニオン５上の
ギヤ１８よりなるベベルギヤ装置を介してモータ９（第
１図）により回転ができる。図示してはいないが、モー
タには周知型式の分割具が組合わされ回転を調節するこ
とができる。

機械部分４の外方部分を形成′しかつトラニオン５がボ
ールベヤリング２１で軸承支持されているボックス状構
造体の内側でトラニオ゛ン５には機械部分４の並進運動
可能の部材７上に取（ｑけたうツク１１と噛合うピニオ
ン１０・が設けられている。

この可動部材は機械部分４の外面を形成するボックス状
構造体内にしつかり固定したガイド３０゜３１上に取付
けられている。第２図に示せる可動部材７の部分は大体
において第１図で同じ番号７で示した外方突起ロッドに
接続されたあるタイプのプラットフォームを形成してい
る。部材７の外方突起部分を回転するための装置などそ
の他装置は第１図によればこの摺動可能のプラットフォ
ーム上に取付けられ、従ってガイド３０及び３１上に摺
動できる。しかし、これは本発明を構成するものではな
く従ってこれ以上説明は与えない。

モータ９（第１図）により軸１２が回転すると、ギヤ１
７が回転しギヤ１８を動かしそれによりトラニオン５を
回転し、ラック１１に噛合うピニオン１０を回転し可動
部材７をガイド３０及び３１にそって移動する。

本発明による装置では僅か２つのギヤ噛合いが使用され
、これは先行技術に比べてかなりの改善である。これら
ギヤ噛合いにおける遊びも又最小に減らされ通常のへだ
たり以外の中心間距離でも良好に機能するギヤ形態例え
ばエボリュートギャ形態が選ばれる。次に、ベベルギヤ
装置１７゜１８は適当なシムの配置により調整が可能で
あり、シムによりベベルギヤ１８はベベルギヤ１７に対
し中心軸線よりの調整可能のへだたりにおいて配置する
ことができる。ラック１１とピニオン１０の間の係合に
ついて、ラックはガイド３０及び３１にもたれるガイド
支持具に平行でなければならぬ。又、ビニオン１０とラ
ック１１との間の距離の調整も可能でな（プればなうぬ
し、常に確実な最小の遊びに依存できるものでなければ
ならぬ。

この点で高度の要件を実現する構造の詳細図を第３図に
示す。

先ず、トラニオン５上に取付番プられネジ継手で一体に
保たれた２部分割りリング２２により２つのローラベヤ
リング１９．１９’　が最小遊びに調整ができる点注記
される。このリング２２はボールベヤリング２０の内側
リング２３に接し、リング２３は中間リング２４を介し
て、ローラベヤリング１９の内側リング２５に接してい
る。ギヤ１８の切られたトラニオン５のフランジ内に３
つの軸方向に向いたネジ２７があり、その内の１つだけ
が図示されているが、このネジはねじ込まれると外側ロ
ーラベヤリング１９′の内側ベヤリングリング２６を最
初に述べた内側ベヤリングリ゛ング２５の方へ押し込む
。ローラベヤリング１９゜１９′はトラニオン５に引張
力を発生させることにより所要程度の緊密麿に締めつけ
られ、もしくは中間に中間リング（図示省略）の挿入に
より一定の緊度に締めつ（ブられる。次に、ギヤ１７に
対するギヤ１８の軸方向位置は例えば２８における如く
シムの助けにより調整することができる。第４図に概略
図示せる好適実施例においてベベルギヤ装置１７．１８
を有するモータとベヤリング１９．２０を用いたトラニ
オン５が組合され別の組立体を形成し、この組立体は別
の部品として取付は取外し、取替えができる。そこで、
ボールベヤリング２１の外側ベヤリングリングは第４図
には示されてないが偏心リング２１に取付【ブられ、リ
ング２１が回転するとビニオン１０とラック１１との間
の片側におけるへだたりの調整が可能となる。トラニオ
ン６のベヤリング６０についての同様な偏心構成により
ビニオン１０をラック１１の歯の方向と平行にすること
ができる。従って、このような組立体はフレーム１に取
付けられる前にベンチ上で調整ができ、フレームには合
致する凹所と組立体をフレームにボルト締めするための
適宜の装着ネジ孔が設けられている。

本発明はその意図する解決すべぎ問題に対し特に有用な
解決法を与えるものであり、例えば第１図による産業ロ
ボット組立体において約１メートルのストローク長をロ
ボットがもっている場合的０．２ｍｍの調整精度を可能
ならしめる。

【図面の簡単な説明】

′　第１図は本発明による構成を有づ゛る産業ロボット
の概略斜視図、 ″　第２図は本発明を示す概略平面図、第３図は拡大詳
細図、 第４図はトラニオンとモータどが一体に結合され組立体
を形成する構成を示す。 １・・・・・・フレーム、２・・・・・・キＡ７すＡ７
装回、４・・・・・・機械部分、５，６・・・・・・ジ
ャーナルピン又はトラニオン、７・・・・・・可動部材
、８・・・・・・グリップ装置、９・・・・・・モータ
、ｉｏ、ｉｌ・・・・・・ビニオン、ラック並進駆動機
構、１７．１８・・・・・・ベベルギヤ、２ｏ・・・・
・・ボールベヤリング、２１・・・・・・外側リング、
■・・・・・・第１揺動軸線、■・・・・・・第２揺動
軸線。 代理人　浅　村　皓

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　シンバルリング原理により構成された２つの互
   いに垂直な揺動軸線（Ｉ、ｎ）を示す産業ロボットにお
   ける装置にして、キャリヤ装置（２）の両側にジャーナ
   ル装置により揺動可能に軸承支持され第１揺動軸線（Ｉ
   ）を中心にした第１揺動運動を可能ならしめるフレーム
   （１）を有し、該フレーム内のジャーナル装置（５，６
   ）に機械部分（４）が軸承支持され第１揺動軸線に直角
   に延びる第２揺・動軸線（ＩＩ）を中心とした揺動動作
   ができ、前記機械部分（４）は第２揺動軸線（ｎ）に対
   し直角に並進運動できるよう構成される部材（７）を収
   容し、該部材内に、任意なるも自由度を作り出す別の装
   置を介して加工装置（８〉を取付けることができ、それ
   ぞれの前記動作に対し別のモータが設けられており、本
   装置はモータ（９）から並進駆動機構（１０，１１）に
   動力を移送しジンバル型の可動機械部分における並進可
   動部材を動かす目的に向けられている産業ロボットにお
   ける装置において、モータ（９〉は前記揺動可能に軸承
   支持されたフレーム（１）上に取付けられ、かつ機械部
   分が軸承支持される２つのジャーナル装置の内の１つ（
   ５）に接続され、該ジャーナル装置はフレーム（１）及
   び機械部分（４）の両方に対回転できるよう軸承支持さ
   れかつ機械部分においてビニオン（１０）がモータによ
   り回転可能に設けられ、該ビニオンは機械部分の並進可
   動部材（７）に関連するラック（１１）に噛合い前記部
   材の運動方向と平行に延びることを特徴とする産業ロボ
   ットにおける装置。
2. （２）　ジャーナル装置（５）はその一端に前記ビニオ
   ン（１０）を設は他端にはベベルギヤ（１８）が設けら
   れ、更に、モータ（９）の軸がもう一つのベベルギヤ（
   １７）に直接接続し両方のギヤは一緒にベベルギヤ装置
   を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項によ
   る装置。
3. （３）　ＩＩ械部分（４）のベヤリング（２０）はトラ
   ニオンと同軸状で機械部分（４）内の調整装置の円筒状
   内面に合致する外側リング内に配され、更に、外側リン
   グ（２１）の円筒状外面は前記円筒状内面に平行なるも
   僅かに食い違った中心線を有し、外側リング（２１）は
   回転できるように配され機械部分（４）内に固定でき、
   それによりピニオンをラック（１１）′に対するその位
   置に調整可能ならしめることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項による装置。