JPS61252091A - Turning gear for joint type robot using direct drive motor - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はダイレクトドライブモーターを用いた関節型ロ
ボットの回動装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a rotating device for an articulated robot using a direct drive motor.

（従来技術） 従来、回動する第１アーム先端に第１アームの回動軸と
平行な軸によって回動する第２アームを備え、この第２
アームの先端に作業工具を有し、第１アームと第２アー
ムを適宜回動させて前記の作業工具を平面的に位置決め
するに当って第１アームを３６０゛以上回動可能として
作業範囲の拡大を計ったものに特開昭５７−１７’３４
８７号や実開昭５９−１６０１８２号に示すものが提案
されている。(Prior Art) Conventionally, the tip of a rotating first arm is provided with a second arm that rotates about an axis parallel to the rotation axis of the first arm.
A working tool is provided at the tip of the arm, and when the first arm and the second arm are appropriately rotated to position the working tool on a plane, the first arm is rotatable over 360° to cover the working range. Unexamined Japanese Patent Publication No. 57-17'34 for expansion.
87 and Utility Model Application Publication No. 59-160182 have been proposed.

これらの装置は２本のアームの回動駆動源を固定側に配
置することによシ、第１アームが他のものに干渉せず、
しかも回動駆動源のケーブルがからんだり、ねじれたり
することなく回動できるためにその作業範囲を３６０°
以上とすることができることを特徴の一つとしている。In these devices, by locating the rotation drive source of the two arms on the fixed side, the first arm does not interfere with other things, and
Moreover, since the cable of the rotation drive source can be rotated without getting entangled or twisted, the working range can be extended to 360°.
One of the features is that it can do the above.

ところが両者とも第２アーム先端に作業工具を設けてい
るので作業工具への圧縮空気や電力の供給、信号の授受
のために作業工具と固定部に設けられた制御部を連結す
るエアチューブ、もしくはケーブル等が不可欠である。However, since both have a working tool installed at the tip of the second arm, an air tube connecting the working tool and the control unit installed on the fixed part is used to supply compressed air and power to the working tool, and to send and receive signals. Cables etc. are essential.

このチューブ、ケーブル等の設置を考えた場合、第１ア
ームが３６０°もしくはそれ以上回動するとチューブ、
ケーブル等にねじれや曲げが生じ、断線や破損の危険性
があるため実用的に第１アームの回動範囲を３６０°も
しくはそれ以上とするには無理があった。When considering the installation of tubes, cables, etc., if the first arm rotates 360 degrees or more, the tube
Since the cable etc. may be twisted or bent, and there is a risk of disconnection or damage, it is practically impossible to make the rotation range of the first arm 360 degrees or more.

また作業工具を第１アーム回動軸と平行な軸回りに回動
させるためにアクチュエーターをアーム等の回動部に設
けた場合も上記の問題点が生じる。The above-mentioned problem also occurs when an actuator is provided on a rotating part such as an arm in order to rotate the work tool around an axis parallel to the first arm rotation axis.

そのうえ第２アームをリンクで駆動しているため第２ア
ームの回動範囲を実質１４０°以下とせねばならず、第
３図に示すように例えば作業工具を地点Ａから地点Ｂに
移動させる場合、第２アームが第１アームの下をくぐり
ぬけていけば第１アームの回動角がθ、となるのに対し
、第２アームが第１アームのアーム線上を超えて動作さ
せることができないので、第１アームの回動角が０２と
なって大きくなり作業時間が長くなるという問題点があ
った。Furthermore, since the second arm is driven by a link, the rotation range of the second arm must be substantially 140 degrees or less, and when moving a power tool from point A to point B, for example, as shown in FIG. If the second arm passes under the first arm, the rotation angle of the first arm will be θ, but since the second arm cannot move beyond the arm line of the first arm, There was a problem that the rotation angle of the first arm was 02, which was large, and the working time was increased.

（目的） 本発明は前記問題点に着目してなされたもので、第１ア
ーム、第２アームを互いに干渉することなく３６０以上
回動させ作業時間を短縮すると同時に配線がねじれたシ
、断線する危険を防止することを目的としている。(Purpose) The present invention has been made by focusing on the above-mentioned problems, and reduces the work time by rotating the first arm and the second arm by more than 360 degrees without interfering with each other, and at the same time prevents the wiring from becoming twisted or disconnected. The purpose is to prevent danger.

（構成） 本発明は上記目的を達成するため同心環状に配設された
１対のステーター間に環状のローターを配設したダイレ
クトドライブモーター２個を上下同軸に所定の間隙を存
して配設し、両ダイレクトモーターの中心空洞部に固定
軸を嵌合し、前記間隙部の固定軸に第１アーム基部及び
第２アーム駆動用プーリーを回動自在に枢着し、夫々２
個のダイレクトモーターのローターに一体に結合し、第
１アーム先端に配設された第２アーム回動軸に固定した
従動プーリーと前記第２アーム駆動用プーリーを回転伝
達手段を用いて連結してなる関節型ロボットであって、
固定台座の固定軸に第１スリップリングを、第１アーム
先端の回動軸に第２スリップリングを、第２アーム先端
のツール軸に第３スリップリングを設け、固定軸内の配
線を第１スリップリングを介して第２スリップリングへ
、更に第１アーム先端の回動軸内を通して第３スリップ
リングへ、更にツール軸内を通してハンドへ接続したこ
とを特徴とするものである。以下実施例に基づいて具体
的に説明する。(Structure) In order to achieve the above object, the present invention comprises two direct drive motors each having an annular rotor arranged between a pair of concentrically arranged stators, arranged vertically and coaxially with a predetermined gap between them. A fixed shaft is fitted into the central cavity of both direct motors, and a first arm base and a second arm driving pulley are rotatably pivoted to the fixed shaft in the gap.
A driven pulley integrally connected to the rotor of the direct motor and fixed to a second arm rotating shaft disposed at the tip of the first arm and the second arm driving pulley are connected using a rotation transmission means. It is an articulated robot that
A first slip ring is provided on the fixed shaft of the fixed base, a second slip ring is provided on the rotating shaft at the tip of the first arm, and a third slip ring is provided on the tool shaft at the tip of the second arm. It is characterized in that it is connected to the second slip ring via the slip ring, further to the third slip ring via the rotation shaft at the tip of the first arm, and further to the hand via the tool shaft. Hereinafter, a detailed explanation will be given based on an example.

固定台座１にエンコーダー２、ブレーキ３を備えたサー
ボモーター４を設け、このサーボモーター４のシャフト
５をカップリング６を介して、固定台座１上部に連設さ
れた支持筒７に設けられたベアリング８に軸支されたボ
ールねじ９に連結する。１０は筒状のベース１１に設け
られた直線軸受で前記の支持筒７に設けられた直線案内
１２と係合している。前記のベース１１はその上端で固
定軸１３の下端に成形されたフランジ１３４に固定され
ている。またフランジ１３αに取り付けられた支持台１
４の下端には前記のボールねじ９に螺合したナツト１５
が固定されている。A servo motor 4 equipped with an encoder 2 and a brake 3 is installed on a fixed pedestal 1, and a shaft 5 of the servo motor 4 is connected to a bearing provided in a support tube 7 connected to the upper part of the fixed pedestal 1 via a coupling 6. 8 is connected to a ball screw 9 which is pivotally supported. Reference numeral 10 denotes a linear bearing provided on a cylindrical base 11, which engages with a linear guide 12 provided on the support tube 7. The base 11 is fixed at its upper end to a flange 134 formed at the lower end of the fixed shaft 13. Also, the support stand 1 attached to the flange 13α
At the lower end of 4 is a nut 15 screwed onto the ball screw 9.
is fixed.

前記のフランジ１３αの上端にはダイレクトドライブモ
ーター１６が固定されている。該ダイレクトドライブモ
ーター１６の中心空洞部１６αにはフランジ１３αに連
設された固定軸１３が嵌合されている。A direct drive motor 16 is fixed to the upper end of the flange 13α. A fixed shaft 13 connected to a flange 13α is fitted into the central cavity 16α of the direct drive motor 16.

ダイレクトドライブモーター１６は同心環状に配設され
た一対のステーター１６ｂ　、　１６０間の環状のロー
ター１６ｄが軸受１６　ｇ　、　１６ｆによって軸支さ
れローター１６ｄがステーター１６Ａ、１６Ｃの上端よ
り出力軸として突出するように構成されている。この突
出部１６ｇが第１アーム１７の基部１７２と結合してい
る。The direct drive motor 16 has an annular rotor 16d between a pair of concentrically arranged stators 16b and 160, which is supported by bearings 16g and 16f, so that the rotor 16d protrudes from the upper ends of the stators 16A and 16C as an output shaft. It is composed of This protrusion 16g is coupled to the base 172 of the first arm 17.

固定軸１３はダイレクトモーター１６よシさらに突出し
第１アーム１７の基部１７αに形成された孔１７ｂを貫
通し、ダイレクトドライブモータ−１６上部に間隙が生
成されるまで突出し、その上部にフランジ１８が固定さ
れている。該７ランジ１８の下面の間隙にその中心に貫
通した孔１９αに固定軸１３を貫通させるようにしてダ
イレクトドライブモーター１９が取シつけられている。The fixed shaft 13 protrudes further beyond the direct motor 16, passes through the hole 17b formed in the base 17α of the first arm 17, and protrudes until a gap is created above the direct drive motor 16, and the flange 18 is fixed to the upper part. has been done. A direct drive motor 19 is mounted in a gap in the lower surface of the seven flange 18 so that the fixed shaft 13 passes through a hole 19α penetrating through the center thereof.

ダイレクトドライブモーター１９は同心環状に配設され
た１対のステーター１９ｂ。The direct drive motor 19 includes a pair of stators 19b arranged concentrically.

１９Ｃ間の環状のローター１９ｄが軸受１９ｅ、１９７
で軸支され、ローター１’Ｍがステーター１９ｂ、１９
？の下端より出力軸として突出するように構成されてい
る。該出力軸１９！ｉは固定軸１３に軸受２０によって
軸支されたスリーブ２１に連結している。該スリーブ２
１の中間部でプーリー２２が軸支され、該プーリー上部
と前記フランジ１８にその出力軸がダイレクトドライブ
モーター１９と平行になるように連設されたサーボモー
ター２３の出力軸に連結されたプーリー２４との間にタ
イミングベルト２５が張架され、回転連結している。The annular rotor 19d between 19C has bearings 19e and 197
The rotor 1'M is supported by the stators 19b and 19.
? It is configured to protrude from the lower end of the output shaft as an output shaft. The output shaft 19! i is connected to a sleeve 21 which is supported by a bearing 20 on the fixed shaft 13. The sleeve 2
A pulley 24 is connected to the output shaft of a servo motor 23, which is connected to the upper part of the pulley and the flange 18 so that its output shaft is parallel to the direct drive motor 19. A timing belt 25 is stretched between and rotationally connected.

前記スリーブ２１下端にはプーリー２６が固定されてい
る。−力筒１アーム１７の先端部では第２アーム回動軸
２７が先端部１７に固定された軸受２８．２９によって
固定軸１３と平行に軸支されている。該第２アーム回動
軸２７上端には中空のプーリー３０が固定され、前記プ
ーリー２６との間でタイミングベルト３１が張架され、
回転連結している。この中空状の第２アーム回動軸２７
の内側でやはり中空状の内軸３２が第２アーム回動軸２
７の内径に設けられた軸受３３．３４によって軸支され
ている。該内軸３２はその一端が前記プーリー３０よシ
突出しており、この突出部にプーリー３５が固定されて
いる。該プーリー３５は前記プーリ−２２下部との間に
張架されたタイミングベルト３６によって回転連結され
ている。A pulley 26 is fixed to the lower end of the sleeve 21. - At the tip of the force cylinder 1 arm 17, a second arm rotation shaft 27 is supported parallel to the fixed shaft 13 by bearings 28 and 29 fixed to the tip 17. A hollow pulley 30 is fixed to the upper end of the second arm rotation shaft 27, and a timing belt 31 is stretched between the pulley 26 and the pulley 26.
Rotationally connected. This hollow second arm rotation shaft 27
The inner shaft 32, which is also hollow inside, is the second arm rotation shaft 2.
It is supported by bearings 33 and 34 provided on the inner diameter of the cylinder. One end of the inner shaft 32 protrudes beyond the pulley 30, and a pulley 35 is fixed to this protrusion. The pulley 35 is rotationally connected to the lower part of the pulley 22 by a timing belt 36 stretched between the pulley 35 and the lower part of the pulley 22.

前記第２アーム回動軸２７はその下部で第２アーム３７
の基部３７αと連結している。また前記の内軸３２はそ
のもう一端が第２アーム３７の基部３７αより突出して
おり、その突出部でプーリー３８に連結している。該プ
ーリー３８は第２アーム３７先端で軸受３９．４０によ
って第２アーム回動軸２７と平行に軸支されたツール軸
４１に固定されたプーリー４２とその間で張架されたタ
イミングベルト４３によって回転連結されている。４４
はツール軸４１の下端に固定されたハンドである。電源
に接続された配線は固定台座１のコネクター５０よりベ
ース１１内を通り中空の固定軸１３内を経て固定軸１３
外周の第１スリップリング４９、ドライブモーター１９
及びサーボモーター２３に接続される。The second arm rotation shaft 27 has a second arm 37 at its lower part.
It is connected to the base 37α of. The other end of the inner shaft 32 protrudes from the base 37α of the second arm 37, and is connected to a pulley 38 at the protrusion. The pulley 38 is rotated by a timing belt 43 stretched between a pulley 42 fixed to a tool shaft 41 which is supported at the tip of the second arm 37 by bearings 39 and 40 in parallel with the second arm rotation shaft 27. connected. 44
is a hand fixed to the lower end of the tool shaft 41. The wiring connected to the power supply is connected to the fixed shaft 13 from the connector 50 of the fixed pedestal 1 through the inside of the base 11 and through the hollow fixed shaft 13.
First slip ring 49 on the outer periphery, drive motor 19
and is connected to the servo motor 23.

第２アームに取シ付けられた第２スリップリング４８と
第１スリップリング４９とは配線４６で接続されている
。第２スリップリング４８に接続された配線４６は回動
軸２７内のガイドパイプ４７内を通ってツール軸４１に
取シ付けられた第３のスリップリング４５に接続され、
ツール軸４１内を通ってハンド４４に接続されている。A second slip ring 48 and a first slip ring 49 attached to the second arm are connected by a wiring 46. The wiring 46 connected to the second slip ring 48 passes through the guide pipe 47 in the rotating shaft 27 and is connected to the third slip ring 45 attached to the tool shaft 41.
It passes through the tool shaft 41 and is connected to the hand 44.

又第２アーム３７は第２図に示すように回転した際ベー
ス１１に係合しないような長さになっている。Further, the second arm 37 has a length such that it does not engage with the base 11 when rotated, as shown in FIG.

次に作用について説明する。Next, the effect will be explained.

サーボモーター４を回動させるとアームとともにベース
１１が上下する。サーボモーター４はブレーキ３を備え
ているので停電時の落下を防ぐことができる。またダイ
レクトドライブモーター１６を回動させると第１アーム
１７が、ダイレクトドライブモーター１９を回動させる
とタイミングベルト３１により第２アーム３７が、サー
ボモーター２３を回動させるとタイミングベル）　２５
，３６．４３によってツール軸４１を回動させることが
できるので、以上のことによりハンド４４の空間内での
位置決めとハンドの軸回りの回転姿勢を制御することが
できる。When the servo motor 4 is rotated, the base 11 moves up and down together with the arm. Since the servo motor 4 is equipped with a brake 3, it can be prevented from falling during a power outage. Also, when the direct drive motor 16 is rotated, the first arm 17 is activated, when the direct drive motor 19 is rotated, the second arm 37 is activated by the timing belt 31, and when the servo motor 23 is rotated, the second arm 37 is activated by the timing belt) 25
, 36 and 43, the tool shaft 41 can be rotated, so that the positioning of the hand 44 in space and the rotational posture of the hand around the axis can be controlled by the above.

また、第１アーム１７、第２アーム３７、ハンド４４は
それぞれが３６０°以上回動可能となるように互いに干
渉しないように配置され、かつ第２アームとハンドを駆
動するモーターの配線は固定軸１３の内部を通って固定
側へ導ひかれ、ハンドへの配線も３つのスリップリング
を経由して固定側へ接続しているので配線上もアームや
ハンドが３６０°以上回動しても配線がねじれたり断線
したりすることがない。In addition, the first arm 17, the second arm 37, and the hand 44 are arranged so that they do not interfere with each other so that each can rotate more than 360 degrees, and the wiring of the motor that drives the second arm and the hand is connected to a fixed axis. 13 to the fixed side, and the wiring to the hand is also connected to the fixed side via three slip rings, so even if the arm or hand rotates more than 360 degrees, the wiring will not work. No twisting or disconnection.

尚、上述せるタイミングベルトはリンク、ワイヤ、チェ
ーン等の種々の回転伝達手段で代用できるものである。Incidentally, the above-mentioned timing belt can be replaced by various rotation transmission means such as links, wires, chains, etc.

（効果） 本発明は同心環状に配設された１対のステーター間に環
状のローターを配設したダイレクトドライブモーター２
個を上下同軸に所定の間隙を存して配設し、両ダイレク
トモーターの中心空洞部に固定軸を嵌合し、前記間隙部
の固定軸に第１アーム基部及び第２アーム駆動用プーリ
ーを回動自在に枢着し、夫々２個のダイレクトモーター
のローターに一体に結合し、第１アーム先端に配設され
た第２アーム回動軸に固定した従動プーリーと前記第２
アーム駆動用プーリーを回転伝達手段を用いて連結して
なる関節型ロボットであって、固定台座の固定軸に第１
スリップリングを、第１アーム先端の回動軸に第２スリ
ップリングを、第２アーム先端のツール軸に第３スリッ
プリングを設け、固定軸内の配線を第１スリップリング
を介して第２スリップリングへ、更に第１アーム先端の
回動軸内を通して第３スリップリングへ、更にツール軸
内を通してハンドへ接続しているので第１アーム、第２
アームを互いに干渉することなく３６０°以上回動でき
、作業時間を短縮できると同時に配線がねじれたり、断
線する危険を防止できる。(Effects) The present invention provides a direct drive motor 2 in which an annular rotor is arranged between a pair of concentrically arranged stators.
The fixed shafts are fitted into the center cavities of both direct motors, and the first arm base and the second arm drive pulley are fitted to the fixed shafts in the gap. A driven pulley is rotatably pivoted and is integrally connected to the rotor of two direct motors, respectively, and fixed to a second arm rotation shaft disposed at the tip of the first arm;
This is an articulated robot in which an arm drive pulley is connected using a rotation transmission means, and the first arm drive pulley is connected to a fixed axis of a fixed base.
A slip ring is provided on the rotating shaft at the tip of the first arm, a second slip ring is provided on the rotating shaft at the tip of the second arm, and a third slip ring is provided on the tool shaft at the tip of the second arm. The first arm, the second
The arms can rotate more than 360 degrees without interfering with each other, reducing work time and preventing the risk of wiring being twisted or disconnected.

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例正断面図、第２図は同正面図
、第３図は従来装置の作動説明平面図である。 １゛゛゛固定　　　　１３・・・固定軸１６　、１．９
・・・ダイレクトドライブモーター１６α、１９α・・
・中心空洞部 １６ｂ、１６Ｃ，１９ｂ、１９Ｃ・・・ステーター１６
ｄ、１９ｄ・・・ローター　１７・・・第１アーム２７
・・・第２アーム回動軸 ３７・・・第２アーム　　４４・・・ツール軸４５・・
・第３スリップリング　４６・・・配線４８・・・第２
スリップリング ４９・・・第１スリップリング 特許出願人　　べんてる株式会社 第２図 第３図 手続補正書（自発差出） 昭和６１年７月１５日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６０年　特　許　願　第９３３５９号２、発明の名
称 ダイレクトドライブモーターを用いた関節型ロボットの
回動装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　　東京都中央区日本橋小絹町７番２号名称　　（
ｓｓｉ）　　　ぺんてる株式会社４、代理人 住所　　東京都港区新橋２丁目２番５号５、補正命令の
日付 ６、補正の対象　　図　面BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the same, and FIG. 3 is a plan view illustrating the operation of a conventional device. 1゛゛゛Fixed 13...Fixed shaft 16, 1.9
...Direct drive motor 16α, 19α...
- Center cavity 16b, 16C, 19b, 19C... stator 16
d, 19d... Rotor 17... First arm 27
...Second arm rotation axis 37...Second arm 44...Tool axis 45...
・Third slip ring 46...Wiring 48...Second
Slip ring 49...First slip ring patent applicant Bentel Co., Ltd. Figure 2 Figure 3 Procedural amendment (voluntarily submitted) July 15, 1985 Michibe Uga, Commissioner of the Patent Office 1, of the case Indication 1985 Patent Application No. 93359 2, Name of invention Rotation device for articulated robot using direct drive motor 3, Relationship to the amended person case Patent applicant address Nihonbashi Kokinumachi, Chuo-ku, Tokyo 7 No. 2 Name (
ssi) Pentel Co., Ltd. 4, Agent address 2-2-5-5 Shinbashi, Minato-ku, Tokyo, Date of amendment order 6, Subject of amendment Drawings

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 同心環状に配設された１対のステーター間に環状のロー
ターを配設したダイレクトドライブモーター２個を上下
同軸に所定の間隙を存して配設し、両ダイレクトモータ
ーの中心空洞部に固定軸を嵌合し、前記間隙部の固定軸
に第１アーム基部及び第２アーム駆動用プーリーを回動
自在に枢着し、夫々２個のダイレクトモーターのロータ
ーに一体に結合し、第１アーム先端に配設された第２ア
ーム回動軸に固定した従動プーリーと前記第２アーム駆
動用プーリーを回転伝達手段を用いて連結してなる関節
型ロボットであつて、固定台座の固定軸に第１スリップ
リングを、第１アーム先端の回動軸に第２スリップリン
グを、第２アーム先端のツール軸に第３スリップリング
を設け、固定軸内の配線を第１スリップリングを介して
第２スリップリングへ、更に第１アーム先端の回動軸内
を通して第３スリップリングへ、更にツール軸内を通し
てハンドへ接続してなるダイレクトドライブモーターを
用いた関節型ロボットの回動装置。Two direct drive motors with an annular rotor arranged between a pair of concentrically arranged stators are arranged coaxially above and below with a predetermined gap between them, and the shaft is fixed in the central cavity of both direct motors. The first arm base and the second arm drive pulley are rotatably pivoted to the fixed shaft in the gap, and each is integrally connected to the rotor of the two direct motors, and the first arm tip The robot is an articulated robot in which a driven pulley fixed to a second arm rotating shaft disposed on a second arm and a second arm driving pulley are connected using a rotation transmission means, the first arm being fixed to a fixed shaft of a fixed pedestal. A slip ring is provided on the rotating shaft at the tip of the first arm, a second slip ring is provided on the rotating shaft at the tip of the second arm, and a third slip ring is provided on the tool shaft at the tip of the second arm. A rotation device for an articulated robot using a direct drive motor connected to a ring, through a rotation shaft at the tip of a first arm, to a third slip ring, and further through a tool shaft to a hand.