JPS6248483A - 工業用関節型ロボツトの駆動機構 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工業用関節型ロボットの駆動機構に関し、特
に第１、第２の２つの水平アームを水平面内で旋回可能
に具備した水平アーム関節型ロボットにおける関節駆動
機構に関する。

〔従来技術と問題点〕

工業用ロボットにおいては、関節部の駆動機構を制御す
ることにより、ロボット手首の先端に取付けるロボット
ハンドの動作を制御することは従来より衆知である。従
って、水平面内で旋回する水平アームを有した関節型ロ
ボットの場合には、各水平アームの旋回駆動機構の旋回
精度を向上させることによって水平アームの旋回動作に
おける精度を向上させることが可能である。従ってこの
ような旋回駆動機構における旋回精度を可及的に向上さ
せ得る機構改良は常に要請されている。

依って、本発明の目的は２つの水平アームを具備し、こ
れらが水平面内で旋回する旋回駆動機構を有した工業用
関節型ロボットの旋回駆動機構を改良せんとするもので
ある。

〔解決手段〕

上述した発明目的に鑑みて、本発明は、ロボット基台と
、前記ロボット基台に旋回可能に立設され、第１の軸線
のまわりに旋回するロボットコラムと、前記ロボットコ
ラムに装着された上下移動可能な縦スライダの頂部の第
１の旋回結合部に取りつけられて前記ロボットコラムと
共に前記第１軸線まわりに旋回する第１の中空水平アー
ムと、前記第１の中空水平アームの先端の第２の旋回結
合部に枢着され、かつ前記第１中空水平アーム内に内蔵
された巻胴と牽索条とからなる旋回駆動機構によって前
記第１軸線と平行な第２軸線まわりに旋回する第２の水
平アームと、前記第２水平アームの先端に枢着結合され
前記第１、第２の軸線に平行な第３の軸線まわりに旋回
させるロボット手首機構とを具備し、前記旋回駆動機構
の駆動モータを前記縦スライダの頂部に設けた構成とし
て、上記巻胴と牽索条との間の巻索、解索作用を駆動モ
ータで制御し、牽索条に延伸を無視できる金属牽を用い
て高精度の旋回精度を確保するものである。また、望ま
しくは、第２水平アーム内にも巻胴と牽索条とを具備し
た旋回駆動機構を設け、ロボット手首機構の旋回を駆動
するようにする。以下、本発明を添付図面に示す実施例
に基いて詳細に説明する。

第１図は本発明による駆動機構を第２水平アームの旋回
駆動機構に具備した工業用関節型ロボットの構成を示す
略示機構図であり、第２、第３図は巻胴と牽索条との関
係を取り出し図示した略示機構図である。

第１図に示す如く、関節型ロボットは、ロボット基台Ｉ
Ｏを有し、このロボット基台１ｏにょって床面等のロボ
ット設置現場に据え付けられる。

このロボット基台ＩＯは筐体構造を有し、該ロボット基
台１０にロボットコラム１２が回転軸受１４を介して第
１の縦軸線“θ１　”のまわりに旋回可能に立設されて
いる。ロボットコラム１２の下端には直接駆動型モータ
（ダイレクトドライブモータ）１６のロータ１８が取付
けられ、ロボット基台１０の内部にそのダイレクトドラ
イブモータ１６のステータ２０が固定設置されることに
より、ロボットコラム１２の旋回駆動力を得る構成とな
っている。ロボットコラム１２の内部にはＺ軸駆動モー
タ２４が取付けられており、このＺ軸駆動モータ２４の
出力軸がベルトプーリ機構又は１対の歯車機構等の適宜
の回転伝動機構２６を介してボールねじ２８に左、右の
回転力を伝達し、ボールねじ２８を回転させる。このボ
ールねじ２８にはボールナツト３０が噛合されており、
このボールナラ１−３０が適宜のブラケット機構３１を
介して縦スライダ２２に結合されている。このようにボ
ールねじ２８とボールナツト３ｏとの噛合によって上、
下（Ｚ軸）方向の送り機構が形成され、これによって縦
スライダ２２はＺ軸方向に移動可能となっている。勿論
、ロボットコラム１２の内部には縦スライダ２２の上、
下移動を安定に案内する適宜の案内手段、例えば周知の
直線ガイド等が設けられている。縦スライド２２の頂部
のフランジ２２ａには第１水平アーム３２の後端部がボ
ルトねし等の適宜の固定手段で取り付けられ、縦スライ
ダ２２を介してロボットコラム１２と共に第１の縦軸線
θ１のまわりに旋回する構成となっている。また、第１
水平アーム３２の先端部には後述の第２の旋回巻胴４２
を介して第２の水平アーム３６が上記第１の縦軸線θ、
と平行な第２の縦軸線θ２のまわりに旋回可能に取り付
けられている。

さて、第１の水平アーム３２の後端部には第１の旋回巻
胴４０が回転軸受４１を介して該第１の水平アーム３２
の内部におき旋回可能に設けられており、この第１の旋
回巻胴４ｏは縦スライダ２２の内部に保持された減速機
付き駆動モーク３８　（例えば通常のＡＣサーボモータ
と減速機との結合体）の出力軸に結合され、従ってこの
駆動モータ３８によって第１の巻胴４０の旋回駆動が行
なわれる。ここで第１の巻胴４０の旋回軸線は必ずしも
第１の縦軸線θ１と一致する必要はない。

第１の巻胴４０と前述した第２の巻胴４２との間にはス
テンレスワイヤ等の強度にすぐれ、かつ引張り力に対す
る伸びが少い牽索条４４が巻設されており、第１の巻胴
４０の旋回動作によってこの葦索条４４を介して第２の
巻胴４２に旋回動作が精密伝達される構成となっている
。第２の巻胴４２の旋回はこれに結合された第２水平ア
ーム３６に直接伝達されるから、上述した巻胴と牽索条
とからなるのびやゆるみの無い、精度の高い旋回伝達機
構を具備した旋回駆動機構によって第２水平アーム３６
を比較的高速度の旋回動作領域まで精密に旋回制御する
ことができるのである。なお、第２巻胴４２は回転軸受
３４によって第１水平アーム３２の内部で旋回可能に支
持され、この第２巻胴４２の下端に適宜の機械的結合手
段を用いて第２水平アーム３６を結合するものである。

第２水平アーム３６内には駆動モータ４８を駆動源とし
て食違い歯車機構５０を旋回伝動機構としたロボット手
首機構４６の旋回駆動機構が設けられており、その旋回
駆動機構の中心孔内に中空管５２が挿設され、中空構造
を有した第１、第２水平アーム３２　、３６、第２巻胴
４２、第１巻胴４０、縦スライダ２２、ロボットコラム
１２を経てロボフト基台１０からロボット手首機構４６
に種々の配線、配管を延設できる構成となっている。ロ
ボット手首機構４６の旋回軸線は既述した第１、第２の
縦軸線θ３、θ２と平行な第３の縦軸線θ３である。

こ＼で第２図、第３図を参照すると、第１、第２の巻胴
４０　、４２と牽索条４４とから構成された旋回力の伝
達機構の構成が機構的に示されている。

即ち、牽索条４４は第１の巻胴４０の周面の一点４４ａ
において該第１の巻胴４０上に固着され、次いで胴周囲
に例えば第３図に示すように反時計回り方向に複数回に
亘って巻設され、次いで第２の巻胴４２に反時計方向に
複数回巻設される。この過程で第２の巻胴４２の周面上
では複数回巻設される牽索条４４の中点４４ｂを例えば
、ろう付は等の接着またはボルトねし止め等の機械的固
定方法で巻胴面に固定する。そして次に再び牽索条４４
を第１の巻胴４０の周面に前述の反時計方向とは反対の
第３図に示すように時計回り方向に複数回巻設し、牽索
条４４の端部を第１の巻胴４０の周面の点４４Ｃに点４
４ａの場合と同様にして固着しておく。

上述のような巻胴と牽索条との巻設構造を設けておけば
、両巻用４０　、４２の旋回過程で牽索条４４が常に緊
張状態に維持され、しかも牽索条４４自体は、ステンレ
スワイヤ等の高強度、非伸張材料からなるから、旋回動
作の伝達精度を高レベルに維持できる。

なお、上述の構成の説明では、第１水平アーム内に巻胴
と牽索条とからなる回転伝動機構を有した第２水平アー
ムに関する旋回駆動機構を設けた実施例のみを説明し、
ロボット手首機構に対しては食違い歯車機構で構成した
ものを記載したが、後者の食違い歯車機構に替えて第２
水平アーム内にも巻胴と牽索条とからなる手首用の旋回
駆動機構を具備させることも可能であることは言うまで
もない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、第１
水平アーム、第２水平アームとを具備した関節型ロボッ
トの縦軸線まわりの旋回駆動機構において、巻胴と非伸
張性か高強度のワイヤロープからなる牽索条とを有した
回転伝達機構を設け、高精度の旋回角伝達を可能にした
ので関節型ロボフトの作動制御の精度を究極的に向上さ
せることができ、しかも中空構造のアームの内部空間を
利用してこれら巻胴、牽索条を配設したので、ロボット
のコンパクト性も確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による駆動機構を具備した工業用関節型
ロボットの機構図、第２図と第３図は巻胴と牽索束との
間における精密な回転伝達を可能にする巻設構造を説明
する機構図。 １０・・・ロボット基台、　　１２・・・ロボットコラ
ム、２２・・・縦スライダ、　　２２ａ・・・フランジ
、３２・・・第１水平アーム、３６・・・第２水平アー
ム、４０・・・第１巻胴、　　　４２・・・第２巻胴、
４４・・・牽索束、 ４６・・・ロボット手首機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロボット基台と、前記ロボット基台に旋回可能に立
   設され第１の軸線まわりに旋回するロボットコラムと、
   前記ロボットコラムに装着された上下移動可能な縦スラ
   イダの頂部の第１の旋回結合部に取りつけられて前記ロ
   ボットコラムと共に前記第１軸線まわりに旋回する第１
   の中空水平アームと、前記第１の中空水平アームの先端
   の第２の旋回結合部に枢着され、かつ前記第１中空水平
   アーム内に内蔵された巻胴と牽索条とから成る旋回駆動
   機構によって前記第１軸線と平行な第２軸線まわりに旋
   回する第２の水平アームと、前記第２水平アームの先端
   に枢着結合され前記第１、第２の軸線に平行な第３の軸
   線まわりに旋回させるロボット手首機構とを具備し、前
   記旋回駆動機構の駆動モータを前記縦スライダの頂部に
   設けた構成としたことを特徴とする工業用関節型ロボッ
   トの駆動機構。 ２、前記第２水平アーム内にも巻胴と牽索条とから成る
   旋回駆動機構を設け、前記ロボット手首機構の旋回を駆
   動するようにした特許請求の範囲第１項に記載の工業用
   関節型ロボットの駆動機構。