JPS63272487A - 多関節型ロボツト - 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】 ［産業上の利用分野１ この発明は、互いに異なる回動軸を中心にして回動する
多数の関節部を有する多関節型ロボットに関する。

［従来の技術１ 従来のこの種のロボットとしては、例えば第５図に示す
ものが知られている。この多関節型ロボットは次のよう
に構成されている。すなわち、図中符号１はロボット本
体であり、基台２と、この基台２に鉛直方向に延びる回
動軸Ａを中心に回動する上支柱部３およびこの上支柱部
３の上端部に水平方向に延びる回動軸Ｂを中心に回動す
る上支柱部４とから構成されている。上支柱部４の上端
部には、水平方向に延びる回動軸Ｃを中心にして上下方
向に揺動する腕部５が設けられている。腕部５の先端部
には、その長手方向と同方向に延びるＸＭＪを中心に回
動する第コ関節部６が設けられ、この第１関節部６の先
端部には、Ｘ軸と直交するＹ軸を中心にして回動する第
２関節部７が設けられ、この第２関節部７の先端部には
、ＸおよびＹ軸と直交するＺ軸を中心に回動する第３関
節部８が設けられている。なお、上支柱部３、上支柱部
４および腕部５をそれぞれ回動（揺動）させる回転駆動
源たるモータ（いずれも図示せず）は上支柱部３の内部
に配置され、また第１、第２および第３関節部６，７．
８をそれぞれ回動させる回転駆動源たるモータ（いずれ
も図示せず）は回動軸Ｃより後端側の腕部５の内部に配
置されている。なお、第３関節部８には、塗装用スプレ
ー等の各種の機器が取り付けらる。

ａ− そして、上記のロボットに作業を行わせる場合には、第
３関節部８に取り付けた機器を上支柱３、上支柱４およ
び腕部５の回動によって大きく移動させ、第１、第２お
よび第３関節部６，７．８によっ微移動させ、これによ
って位置合わせを行うものである。

Ｌ発明が解決しようとする問題点１ 上記の多関節型ロボットにおいては、腕部５に３つのモ
ータを設置しているため、上下の支柱部３．４および腕
部５を急速回動させることができず、作業の能率低下を
来すという問題があった。

すなわち、腕部５の回動軸８回りのモーメントは、腕部
５から回動軸Ｂまでの距離と腕部５の重量によって決ま
る。しかるに、腕部５から回動軸Ｂまでの距離は比較的
大きく、しかも腕部５には３つのモータが設置されてい
るから、その重量は大きなものである。このため、腕部
５の回動軸８回りのモーメントが大ぎくなり、上支柱部
４を急速回転させると、設定回動量と実際の回動量とに
狂いが生じ、ひいては第３関節部８に取り付けた機器の
位置に狂いが生じるおそれがある。また、３つのモータ
と回動軸Ｃとの間には、腕部５を上支柱部４に回動自在
に支持させるための支持機構があり、その分だけ３つの
モータを腕部３の水平軸Ｃから離さなければならない。

このため、３つのモータによる腕部５の回動軸Ａ、Ｃ回
りモーメントが大きくなり、上支柱部３および腕部５を
急速回動させると、上記と同様に位置的な狂いを生じる
。このように、」二下の支柱部３，４および腕部５を急
速回動させようとすると、第３関節部８に取り付けた機
器の位置に狂いが生じるおそれがあり、したがってそれ
らの回動速度を遅くしなければならず、このため作業の
能率低下を来していたのである。また、ロボット全体の
最も高い位置にある腕部５に３つのモータを取り付けて
いるため、上部の重量が大きくなり、不安定であるとい
う問題があった。

［発明の目的１ この発明は、上記問題を解決するためになされたもので
、ロボットに取り付けられた作業機器に位置的な狂いが
生じることなく作業の能率向上を図ることができ、しか
も安定性のよい多関節型ロボットを提供することを目的
とする。

［発明の構成１ この発明は、上記の目的を達成するために、第１、第２
および第３関節部をそれぞれ回動させる第１、第２およ
び第３駆動源の少なくとも１つの駆動源をロボット本体
に設けるようにした点を構成上の主特徴とするものであ
る。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について第１図〜第４図を参
照して説明する。

この実施例の多関節型ロボットは、矩形状をなす基板１
１、この基板１１の中央部に鉛直方向に延びる回動軸Ａ
を中心にして回動自在に設けられた上支柱部１２、この
上支柱部１２の上端部に水平方向に延びる回動軸Ｂを中
心にして回動自在に設けられた上支柱部１３、この上支
柱部１３の上端部に水平方向に延びる回動軸Ｃを中心に
して揺動自在に設けられた腕部１４、この腕部１４の先
端部に腕部１４の長手方向に沿って延びる回動軸Ｘを中
心に回動自在に設けられた筒体（第１関節部）１５、こ
の筒体１５に回動軸Ｘと直交する回動軸Ｙを中心にして
回動自在に設けられた短筒体（第２関節部）１６、およ
び短筒体１６に回動軸Ｘ。

Ｙと直交する回動軸Ｚを中心にして回動自在に設けられ
た取付軸（第３関節部）１７を主な構成要素とするもの
であり、基板１１、上支柱部１２および上支柱部１３に
よってロボット本体１０が構成されている。

基板１１の中央部には、下軸受ホルダー１８が固定され
ている。この下軸受ホルダー１８には軸線を回動軸Ａと
一致させた軸受１９を介して上軸受はホルダー２０が回
動自在に取り付けられている。この上軸受ホルダー２０
には、上支柱部１２が固定されるとともに、減速機２１
のケーシング２１ａが固定されている。この減速機２１
の出力軸２１１〕は下軸受ホルダー１８に固定されてい
る。

したか゛って、減速機２１の入力軸２１ｃに回転力を入
力すると、ケーシング２１ａが出力軸２１ｂに７一 対して相対的に回転し、これによって上支柱部１２が回
転するようになっている。なお、入力軸２１ｃには、ブ
ーＩＪ２２およびベルト（図示せず）を介して、上支柱
部１２に取り付けられたモータ２３から正逆の回転力が
入力されるようになっている。

また、上支柱部１２の上端部には、回動軸Ｂを中心とす
る軸受２４，２５を介して上支柱部１３が回動自在に設
けられている。この上支柱部１３は、その−側部に取り
付けられたモータ２６によリブーリ２７、ベルト（図示
せず）、プーリ２８および減速機２９を介して正逆回動
せしめられるようになっている。

また、上支柱部１３の上端部には、腕部１４が回動軸Ｃ
を中心とする軸受３０，３１を介しで揺動自在に設けら
れている。この腕部１４は、その後端部と上支柱部１３
との開に配設された２つのリンク３２．３３によって揺
動せしめられるようになっている。すなわち、上支柱部
１３の下端部には、リンク３２の一端部が回動軸Ｂを中
心にし＝８− て回動自在に設けられている。このリンク３２は、上支
柱部１３の他側部に設けられたモータ３４によりプーリ
３５、ベルト（図示せず）、ブー１１３６および減速機
３７を介して正逆回動せしめられるようになっており、
リンク３２の他端部にはリンク３３の下端部が回動自在
に取り付けられている。

このリンク３３の上端部は腕部１４の後端部に回動自在
に取り付けられている。したがって、モータ３４を正逆
回転させると、リンク３２が正逆回動して、リンク３３
が上下動し、これによって腕部１４が揺動することにな
る。

また、腕部１４の先端部には、軸線を回動軸Ｘと一致さ
せた軸受３８，３９を介して筒体（第１関節部）１５が
回動自在に設けられている。この筒体１５の先端部は回
動軸Ｘと直交する方向に開口しており、その開口部には
、軸線を回動軸Ｙと一致させた軸受４０を介して短筒体
（第２関節部）１６が回動自在に設けられている。この
短筒体１６は、筒体１５に取り付けられた後端部が回動
軸Ｙ方向を向いているか′、その先端部は回動軸Ｚ方向
に向かって延びており、その内部には取付軸（第３関節
部）１７が回動可能に設けられている。この取付軸１７
は、短筒体１６の先端側内部に軸線を回動軸Ｚと一致さ
せたコロ軸受４１．４２を介して回動自在に設けられた
軸部１７ａと、この軸部１．７ａの先端部に一体に設け
られた取付面部１７ｂとからなるもので、取付面部１７
１〕にはスプレーガン等の各種の機器が適宜取り付けら
れるようになっている。

次に、上記の筒体１５、短筒体１６および取付軸１７を
回動させる回転駆動源およびその回転伝達機構について
説明すると、上支柱部１３の中間部には、筒体１５を回
動させるためのモータ（第１駆動源）４３がその出力軸
４３ａを回動軸Ｃと平行にかつ上支柱部１３の一側方に
向けて取り付けられるとともに、短筒体１６を回動させ
るためのモータ（第２駆動源）４４がその出力軸４４ａ
を回動軸Ｃと平行にかつ」二支柱部１３の他側方に向け
で取り付けられている。また、腕部１４の後端部には、
取付軸１７を回動させるためのモータ（第３駆動源）４
５かその出力軸（図示せず）の軸線を回動軸Ｘと一致さ
せて取り付けられている。

また、回転伝達機構について説明すると、モータ４３の
回転力を筒体１５に伝達する第１回転伝達機構４６は次
のように構成されている。すなわち、腕部１４内に位置
する筒体１５の後端部には、傘歯車４６ａが取り付けら
れており、この傘歯車４６ａには、軸線を回動軸Ｃと一
致させて腕部１４の一側部に回動自在に取り付けられた
傘歯車４６ｂが噛み合っている。この傘歯車４６ｂには
軸４６ｃの一端部が取り付けられており、軸４６ｃの腕
部１４の一側部から突出した他端部にはプーリ４６ｄが
取り付けられている。そして、プーリ４６ｄはモータ４
３の出力軸４３ａに取り付けられたプーリ４６ｅにより
、ベルト（図示せず）を介して回動せしめられるように
なっている。

また、モータ４４の回転力を短筒体１６に伝達する第２
回転伝達機構４７であるか、短筒体１６の筒体１５に対
する取り付は側端部には、軸線を回動軸Ｙと一致させた
傘歯車４７ａか取り付けられている。この傘歯車４７ａ
には、軸線を回動軸Ｘと一致させて筒体１５の先端側内
部に回動自在に取り付けられた傘歯車４７ｂが噛み合っ
ている。

この傘歯車４？ｂには、軸線を回動軸Ｘと一致させた回
転伝達筒４７ｃの一端部が取り付けられている。この回
転伝達筒４７ｃの他端部は、筒体１５および傘歯車４６
ａを貫通して延びており、その貫通した他端部には、傘
歯車４７ｄが取り付けられている。この傘歯車４７ｄに
は、軸線を回動軸Ｃと一致させた傘歯車４７ｅが噛み合
っており、この傘歯車４７ｅは、腕部１４の他側部に回
動自在に取り付けられた軸４７ｆの一端部に取り付けら
れている。軸４７ｆの他端部は腕部１４から突出してお
り、その突出した他端部にはプーリ４７ｇが取り付けら
れている。このプーリ４７ｇはモータ４４の出力軸４４
ａに取り付けられたプーリ４７１＋により、ベルト（図
示せず）を介して回動せしめられるようになっている。

さらに、モータ４５の回転力を取付軸１７に伝達する第
３回転伝達機構４８について説明すると、＝１２− 取付軸１７の軸部１７ａの後端部には、傘歯車４８ａが
取り付けられている。この傘歯車４８ａには、軸線を回
動軸Ｙと一致させた傘歯車４８ｂが噛み合っている。こ
の傘歯車４８１）は、一端部が短筒体１６に回動自在に
支持されるとともに他端部が筒体１５に回動可能に支持
された軸４８ｃの一端側に取り付けられており、軸４８
ｃの他端側には傘歯車４８ｄが取り付けられている。こ
の傘歯車４８ｄには、軸線を回動軸Ｘと一致させた傘歯
車４８ｅが噛み合っている。この傘歯車４８ｅは、軸線
を回動軸Ｘと一致させて一端部が傘歯車４７Ｉ）の内周
に回動可能に支持された回転伝達軸４８ｆに取り付けら
れている。回転伝達軸４８ｆの他端部は、回転伝達筒４
７ｃ、傘歯車４６ａおよび傘歯車４７ｄを貫通し、腕部
１４に回動自在に支持されるとともに、モータ４５の出
力軸に減速機４８ｇを介して連結されている。

なお、上記の構成において、各回動部分の停止状態にお
ける位置固定はそれぞれの駆動源たるモータによって行
うようになっているが、他のブレ−キ機構によって位置
固定するようにしてもよいことは勿論である。また、第
２図に示すように、上支柱部１３には、安全面を考慮し
て、プーリ４６ｃｌ、４６ｅを覆うカバー４９が設けら
れるとともに、プーリ４７ｇ、４７１＋を覆うカバー（
図示せず）か設けられでいる。

」二記構成の多関節型ロボットにおいて、各種の作業を
行わせる場合には、取付軸１７の取付面部１’７ｂに適
宜の作業機器を取り付ける。取付が完了したら、上下の
支柱部１２，１．３または腕部１４を回動させて大きく
位置合わせを行い、次に筒体１５、短筒体１６または取
付軸１７を回動させて微調整を行い、その後プログラム
にしたがって所定の作業を行わせる。

ここで、上記の多関節型ロボットにおいては、第１、第
２、第３の関節部である筒体１５、短筒体１６、取付軸
１７を回動させるためのモータ４３．４４．４５のうち
、２つのモータ４３，４４を腕部１４より下側に位置す
る上支柱部１３に取り付けているから、３つのモータを
総で腕部に取り付けた従来のロボットに比して、腕部１
４の重量を軽減することができる。したがって、ロボッ
トの安定性を向上させることができる。また、モータ４
３．４４を上支柱部１３に取り付ける場合には、腕部１
４に取り付ける場合に比しで、モータ４、３　、４４を
回動軸Ａ、ＢおよびＣに接近させて取り付けることがで
き、モータ４３．４４による回動軸Ａ、Ｂ、Ｃ回りのモ
ーメントを小さくすることがでる。したがって、上下の
支柱部１２．１３および腕部１４を急速回動させること
ができる。また、急速回動させたとしても、それらの回
動量に狂いが生じることがなく、取付軸１７に取り付け
た機器の位置を正確なものとすることができる。

なお、上記の実施例においては、２つのモータ４３．４
４を上支柱部１３に取り付けているが、１つのモータだ
けを上支柱部１３に取り付けても、上記の効果が得られ
る。勿論、３つのモータを総て上支柱部１３に取り付け
るようにしてもよい。

また、上支柱部１２と上支柱部１３とを一体化して、単
なる支柱部としてもよい。さらに、モータ４、３　、４
．４を基板１１または上支柱部１２に取り付けるように
してもよい。ただし、基板１１に取り付ける場合には、
モータ４３（４４）とプーリ４６ｄ（４７ｇ）との間の
距離が上支柱部１２の回動に伴って変化するので、それ
らの間に張設されたベルトにテンション機構を設ける必
要がある。また、第１、第２．第３回転伝達機構４６，
４７．４８については、上記の実施例に限定されるもの
でなく、他の機構を採用してもよい。しかし、上記の実
施例のように、第１関節部を筒体１５とし、その内部に
回転伝達筒４７ｃを配置するとともに、回転伝達筒４７
ｃの内部に回転伝達軸４８ｆを配置し、さらに傘歯車４
６ｂ、４７ｅを腕部１４の回動軸Ｃと一致させて配置す
るようにすれば、小型化をなし得るとともに、構造を簡
単なものとすることができる。

［発明の効果１ 以」二説明したように、この発明の多関節型ロボットに
よれば、第１、第２および第３関節部をそれぞれ回動さ
せる第１、第２および第３駆動源の少なくとも１つの駆
動源をロボット本体に設けているから、ロボットに取り
付けられた作業機器に位置的な狂いが生しることなく作
業の能率向上を図ることができ、しかも安定性を向上さ
せることができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の一実施例を示すもので、第
１図は羊の一部を省略して示す一部切欠正面図、第２図
その側面図、第３図はその一部省略側面図、第４図は腕
部および第１〜第３関節部の平断面図、第５図は従来の
多関節型ロボットの一例を示す側面図である。 １０・・・ロボット本体、１１・・・基板、１２・・・
上支柱部、１３・・・上支柱部、１４・・・腕部、］５
・・・筒体（第１関節部）、１６・・・短筒体（第２関
節部）、１７・・・取付軸（第３関節部）、４３．４４
．４５・・・モータ（第１、第２、第３駆動源）、４６
・・・第１回転伝達機構、４６ａ、４６１〕・・・笠歯
車、４７・・・第２回転伝達機構、４７ｃ・・・回転伝
達筒、４７ｄ。 ４７ｅ・・・笠歯車、４８・・・第３回転伝達機構、４
８ｆ・・・回転伝達軸。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基台およびこの基台の上に立設された支柱部を備
   えたロボット本体と、前記支柱部の上端部に先端部が変
   位し得るように回動可能に設けられた腕部と、この腕部
   の先端部に回動可能に設けられた第１関節部と、この第
   １関節部にその回動軸と異なる回動軸を中心として回動
   可能に設けられた第２関節部と、この第２関節部に第１
   関節部の回動軸および第２関節部の回動軸と異なる回動
   軸を中心として回動可能に設けられた第３関節部と、第
   １、第２および第３関節部をそれぞれ回転させる第１、
   第２および第３の駆動源と、第１関節部と第１駆動源と
   の間、第２関節部と第２駆動源との間および第３関節部
   と第３駆動源との間にそれぞれ設けられた第１、第２お
   よび第３回転伝達機構とを備えた多関節型ロボットにお
   いて、前記第１、第２および第３駆動源の少なくとも１
   つの駆動源を前記ロボット本体に設けたことを特徴とす
   る多関節型ロボット。
2. （２）前記第１、第２駆動源を前記ロボット本体に設け
   、前記第３駆動源を前記腕部の回動中心より後端側に設
   けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の多
   関節型ロボット。
3. （３）前記腕部は前記支柱部に上下方向に回動可能に設
   けられており、前記第１関節部は前記腕部の長手方向と
   同方向に延び、それ自体の軸線を中心にして前記腕部の
   先端部に回動可能に設けられた筒体を備え、前記第１回
   転伝達機構は、軸線を前記腕部の回動軸と一致させて腕
   部の一側部に回動可能に設けられ前記第１駆動源によっ
   て回転せしめられる笠歯車と、この笠歯車に噛み合うと
   ともに前記筒体の後端部に設けられた笠歯車とを備え、
   前記第２回転伝達機構は、軸線を前記第１関節部の筒部
   の軸線と一致させて筒体内に回動可能に配置された回転
   伝達筒と、軸線を前記腕部の回動軸と一致させて腕部の
   他側部に回動可能に設けられ前記第２駆動源によって回
   転せしめられる笠歯車と、この笠歯車と噛み合うととも
   に前記回転伝達筒の後端部に設けられた笠歯車とを備え
   、前記第３の回転伝達機構は、軸線を前記第２回転伝達
   機構の回転伝達筒の軸線と一致させて回転伝達筒内に回
   動可能に配置され、前記第３駆動源によって回転せしめ
   られる回転伝達軸を備えていることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の多関節型ロボット。