JP2001038669A - 駆動力伝達機構 - Google Patents
駆動力伝達機構Info
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- JP2001038669A JP2001038669A JP11216724A JP21672499A JP2001038669A JP 2001038669 A JP2001038669 A JP 2001038669A JP 11216724 A JP11216724 A JP 11216724A JP 21672499 A JP21672499 A JP 21672499A JP 2001038669 A JP2001038669 A JP 2001038669A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 多関節ロボットアームの駆動システムを軽量
化する事により、多関節ロボットアーム全体を小型化し
て、繊細で滑らかな動きを実現する。 【構成】 ロボットアーム基部にある只一個のモータ
ーの回転力を各ロボットアーム間の角度変化の駆動力源
とする。多関節ロボットアームに取り付けられ、可変軸
結合継手でロボットアームと共に角度変化する様に連結
された回転軸から各結合毎に回転を取り出して、この回
転力で各ロボットアーム間の角度を変化させる。
化する事により、多関節ロボットアーム全体を小型化し
て、繊細で滑らかな動きを実現する。 【構成】 ロボットアーム基部にある只一個のモータ
ーの回転力を各ロボットアーム間の角度変化の駆動力源
とする。多関節ロボットアームに取り付けられ、可変軸
結合継手でロボットアームと共に角度変化する様に連結
された回転軸から各結合毎に回転を取り出して、この回
転力で各ロボットアーム間の角度を変化させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は多関節ロボットアーム
を駆動させる動力源を得る方式及び機構に関するもので
あり、主に中空のロボットアームの内部に貫通して取り
付けられて使用される。
を駆動させる動力源を得る方式及び機構に関するもので
あり、主に中空のロボットアームの内部に貫通して取り
付けられて使用される。
【０００２】
【従来の技術】 従来、多関節ロボットアームを駆動す
るためには、各アーム毎にモーター等の動力発生装置を
取り付けていたため、アーム数が多くなれば動力発生装
置もこれに応じて多数個必要であった。
るためには、各アーム毎にモーター等の動力発生装置を
取り付けていたため、アーム数が多くなれば動力発生装
置もこれに応じて多数個必要であった。
【０００３】 アーム数が多くなり、全体が長くなると
重力モーメントは増大するので、これを動かすための動
力発生装置も必然的に大出力、大重量になり、この結
果、更に全体の重量が増加すると云う悪循環に陥いる欠
点を有していたが、この原因はアームを駆動させるため
の動力発生装置を各関節毎に有していた事による。
重力モーメントは増大するので、これを動かすための動
力発生装置も必然的に大出力、大重量になり、この結
果、更に全体の重量が増加すると云う悪循環に陥いる欠
点を有していたが、この原因はアームを駆動させるため
の動力発生装置を各関節毎に有していた事による。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】 本発明は上記した
ような欠点を解決するもので、動力発生装置を各関節毎
に使用するのではなく、単一の動力発生装置から得た回
転力で各アームを駆動するもので、これにより軽量化し
て上記した欠点を解消するものである。
ような欠点を解決するもので、動力発生装置を各関節毎
に使用するのではなく、単一の動力発生装置から得た回
転力で各アームを駆動するもので、これにより軽量化し
て上記した欠点を解消するものである。
【０００５】
【課題を解決する手段】 ロボットアーム基部に只一個
だけ設置した動力発生装置（以下モーターと称す）の回
転を伝達する回転軸を、可変軸結合継手（以下ユニバー
サルジョイントと称す）で、結合角度を可変自在に多数
個連結して、この回転軸から回転力を各結合毎に取り出
し、この回転力で、本発明を取り付けたロボットアーム
間の結合角度を変化させる。
だけ設置した動力発生装置（以下モーターと称す）の回
転を伝達する回転軸を、可変軸結合継手（以下ユニバー
サルジョイントと称す）で、結合角度を可変自在に多数
個連結して、この回転軸から回転力を各結合毎に取り出
し、この回転力で、本発明を取り付けたロボットアーム
間の結合角度を変化させる。
【０００６】 回転力を取り出す際にはクラッチ機構を
介して、必要な期間だけ正逆回転のいずれか一方だけを
有効に取り出して、結合角度を変化させる。そして各ロ
ボットアーム結合間に取り付けたポテンションメータで
結合角度を検出して目的の角度変化が実行された後、ク
ラッチ機構で回転力の取り出しを無効にする。これによ
り、結合角度を任意に可変する事が可能になる。
介して、必要な期間だけ正逆回転のいずれか一方だけを
有効に取り出して、結合角度を変化させる。そして各ロ
ボットアーム結合間に取り付けたポテンションメータで
結合角度を検出して目的の角度変化が実行された後、ク
ラッチ機構で回転力の取り出しを無効にする。これによ
り、結合角度を任意に可変する事が可能になる。
【０００７】 また多数個連結された本発明のいずれか
任意の結合だけを角度変化させるために、目的のクラッ
チ機構だけを選択して動作する事により、多数個連結さ
れたうちの任意の回転軸間の結合を、任意な角度で可変
する事が可能になるのである。
任意の結合だけを角度変化させるために、目的のクラッ
チ機構だけを選択して動作する事により、多数個連結さ
れたうちの任意の回転軸間の結合を、任意な角度で可変
する事が可能になるのである。
【０００８】
【実施例】 以下図を使って回転軸からウオームギアー
により軸方向に直行する回転力を取り出して、この回転
力を軸方向に前後するロッドの往復運動に変換して、こ
のロッドで結合角度を変化させる実施例について説明す
る。
により軸方向に直行する回転力を取り出して、この回転
力を軸方向に前後するロッドの往復運動に変換して、こ
のロッドで結合角度を変化させる実施例について説明す
る。
【０００９】 図１は本発明をロボットアームに取り付
けた斜視図である。回転軸１０は回転軸受１１０により
ロボットアーム１００に取り付けられていて、モータ５
００の回転力がユニバーサルジョイント２０を介して図
２に示す様に、次段に結合されたロボットアーム１０
０’の回転軸１０に伝達される。
けた斜視図である。回転軸１０は回転軸受１１０により
ロボットアーム１００に取り付けられていて、モータ５
００の回転力がユニバーサルジョイント２０を介して図
２に示す様に、次段に結合されたロボットアーム１０
０’の回転軸１０に伝達される。
【００１０】 回転軸１０には、電磁クラッチ機構５０
を介して正回転用ウオームギアー３２と逆回転用ウオー
ムギアー３４が取り付けられており、スイッチ回路２０
０の切り替え状態に応じて、正回転用ウオームギアー３
２が有効になって正回転が取り出される（図２）か、逆
回転用ウオームギアー３４が有効になって逆回転が取り
出される（図３）か、双方のウオームギアー共に有効に
ならず回転が取り出されない（図１）か、のいずれかの
状態が選択される。
を介して正回転用ウオームギアー３２と逆回転用ウオー
ムギアー３４が取り付けられており、スイッチ回路２０
０の切り替え状態に応じて、正回転用ウオームギアー３
２が有効になって正回転が取り出される（図２）か、逆
回転用ウオームギアー３４が有効になって逆回転が取り
出される（図３）か、双方のウオームギアー共に有効に
ならず回転が取り出されない（図１）か、のいずれかの
状態が選択される。
【００１１】 ウオームギアーの回転は内歯車４０に伝
達し、これに取り付けられたロッド６０を、軸方向に対
して前後に往復運動させる。そしてロッド６０の先端部
の嵌合リング６５が、次段のロボットアーム１００’の
嵌合突起１２０に嵌合して、往復運動を伝達し、前に押
し出された場合には結合腕７０を支点に下向きのモーメ
ントが発生し、後ろに引っ張られた場合には上向きのモ
ーメントが発生して、結合角度が変化する。
達し、これに取り付けられたロッド６０を、軸方向に対
して前後に往復運動させる。そしてロッド６０の先端部
の嵌合リング６５が、次段のロボットアーム１００’の
嵌合突起１２０に嵌合して、往復運動を伝達し、前に押
し出された場合には結合腕７０を支点に下向きのモーメ
ントが発生し、後ろに引っ張られた場合には上向きのモ
ーメントが発生して、結合角度が変化する。
【００１２】 つまり、嵌合突起１２０は次段のロボッ
トアーム１００’の力点であり、この嵌合突起１２０
が、作用点であるところの嵌合リング６５を先端部に有
する前段のロッド６０の往復力により、前後に動かされ
て、結合腕７０を支点にロボットアーム間の結合角度が
変化するのである。
トアーム１００’の力点であり、この嵌合突起１２０
が、作用点であるところの嵌合リング６５を先端部に有
する前段のロッド６０の往復力により、前後に動かされ
て、結合腕７０を支点にロボットアーム間の結合角度が
変化するのである。
【００１３】 図２はスイッチ回路２００がＡ端子に接
続され、正回転が取り出され、ロッド６０が押し出され
て、次段のロボットアーム１００’が下向きに角度変化
する例である。スイッチ回路２００がＡ端子に接続され
ると電磁クラッチ５０には順方向電流が供給されて、こ
の電磁クラッチ５０の正回転ウオームギアー側（Ａ側）
に発生する磁力の吸引力による磁力誘動回転により、回
転軸１０の回転が正回転ウオームギアー３２に伝達され
る。
続され、正回転が取り出され、ロッド６０が押し出され
て、次段のロボットアーム１００’が下向きに角度変化
する例である。スイッチ回路２００がＡ端子に接続され
ると電磁クラッチ５０には順方向電流が供給されて、こ
の電磁クラッチ５０の正回転ウオームギアー側（Ａ側）
に発生する磁力の吸引力による磁力誘動回転により、回
転軸１０の回転が正回転ウオームギアー３２に伝達され
る。
【００１４】 電磁クラッチ５０の逆回転ウオームギア
ー側（Ｂ側）には磁力の吸引力は発生せず、逆回転ウオ
ームギアー３４へは回転力が伝わらない。
ー側（Ｂ側）には磁力の吸引力は発生せず、逆回転ウオ
ームギアー３４へは回転力が伝わらない。
【００１５】 正回転ウオームギアー３２の回転（矢印
Ａ１方向）は伝達歯車３９を介して内歯車４０に伝達さ
れて正回転する（矢印Ａ２方向）。これに従いロッド６
０が前方（矢印Ａ３方向）に動き、この先端の嵌合リン
グ６５に結合されている次段の、嵌合突起１２０を押し
出す事により、次段のロボットアーム１００’が結合腕
７０を支点にに下向きに結合角度が変化するのである。
Ａ１方向）は伝達歯車３９を介して内歯車４０に伝達さ
れて正回転する（矢印Ａ２方向）。これに従いロッド６
０が前方（矢印Ａ３方向）に動き、この先端の嵌合リン
グ６５に結合されている次段の、嵌合突起１２０を押し
出す事により、次段のロボットアーム１００’が結合腕
７０を支点にに下向きに結合角度が変化するのである。
【００１６】 そして、回転軸１０の回転はユニバーサ
ルジョイント２０で次段の回転軸１０に、結合角度を可
変可能に結合され、回転力が次々と伝達される。
ルジョイント２０で次段の回転軸１０に、結合角度を可
変可能に結合され、回転力が次々と伝達される。
【００１７】 図３はスイッチ回路２００がＢ端子に接
続され、逆回転が取り出され、ロッド６０が引っ張られ
て、次段のロボットアーム１００’が上向きに角度変化
する例である。スイッチ回路２００がＢ端子に接続され
ると電磁クラッチ５０には逆方向電流が供給されて、こ
の電磁クラッチ５０の逆回転ウオームギアー側（Ｂ側）
に発生する磁力の吸引力による磁力誘動回転により、回
転軸１０の回転が逆回転ウオームギアー３４に伝達され
る。
続され、逆回転が取り出され、ロッド６０が引っ張られ
て、次段のロボットアーム１００’が上向きに角度変化
する例である。スイッチ回路２００がＢ端子に接続され
ると電磁クラッチ５０には逆方向電流が供給されて、こ
の電磁クラッチ５０の逆回転ウオームギアー側（Ｂ側）
に発生する磁力の吸引力による磁力誘動回転により、回
転軸１０の回転が逆回転ウオームギアー３４に伝達され
る。
【００１８】 電磁クラッチ５０の正回転ウオームギア
ー側（Ａ側）には磁力の吸引力は発生せず、正回転ウオ
ームギアー３２へは回転力が伝わらない。
ー側（Ａ側）には磁力の吸引力は発生せず、正回転ウオ
ームギアー３２へは回転力が伝わらない。
【００１９】 逆回転ウオームギアー３４の回転（矢印
Ｂ１方向）は伝達歯車３９を介して内歯車４０に伝達さ
れて逆回転する（矢印Ｂ２方向）。これに従いロッド６
０が後方に（矢印Ｂ３方向）動き、この先端の嵌合リン
グ６５に結合されている次段の嵌合突起１２０を引っ張
る事により、次段のロボットアーム１００’が結合腕７
０を支点に上向きに結合角度が変化するのである。
Ｂ１方向）は伝達歯車３９を介して内歯車４０に伝達さ
れて逆回転する（矢印Ｂ２方向）。これに従いロッド６
０が後方に（矢印Ｂ３方向）動き、この先端の嵌合リン
グ６５に結合されている次段の嵌合突起１２０を引っ張
る事により、次段のロボットアーム１００’が結合腕７
０を支点に上向きに結合角度が変化するのである。
【００２０】 そして、回転軸１０の回転はユニバーサ
ルジョイント２０で次段の回転軸１０に、結合角度を可
変可能に結合され、更に同様に多数個連結され、回転力
が次々と角度変化可能に伝達されるのである。
ルジョイント２０で次段の回転軸１０に、結合角度を可
変可能に結合され、更に同様に多数個連結され、回転力
が次々と角度変化可能に伝達されるのである。
【００２１】 上記説明した経緯により、本発明を取り
付けたロボットアーム間の結合角度が本発明と共に変化
するのであり、電磁クラッチ５０への電力の供給時間
と、極性切替えを、スイッチ回路２００によりコントロ
ールする事により、任意な結合角度にする事が出来るの
である。
付けたロボットアーム間の結合角度が本発明と共に変化
するのであり、電磁クラッチ５０への電力の供給時間
と、極性切替えを、スイッチ回路２００によりコントロ
ールする事により、任意な結合角度にする事が出来るの
である。
【００２２】 本発明を図４に示す様に、縦の角度変化
と、横の角度変化とが出来る様に連結すれば、結合腕７
０を支点として、次段ロボットアーム１００’は縦方向
（矢印Ｃ方向）に角度変化し、次々段のロボットアーム
１００’’は横方向（矢印Ｄ方向）に角度変化する。こ
れにより自由度の高いロボットアームを実現できるので
ある。
と、横の角度変化とが出来る様に連結すれば、結合腕７
０を支点として、次段ロボットアーム１００’は縦方向
（矢印Ｃ方向）に角度変化し、次々段のロボットアーム
１００’’は横方向（矢印Ｄ方向）に角度変化する。こ
れにより自由度の高いロボットアームを実現できるので
ある。
【００２３】 本発明は特願平８−２５４０３０のロボ
ットアーム素子と組合せて使用される事により、最大の
効果を発揮するのであるが、図５は特願平８−２５４０
３０のロボットアーム素子と組合せて使用される例の図
である。
ットアーム素子と組合せて使用される事により、最大の
効果を発揮するのであるが、図５は特願平８−２５４０
３０のロボットアーム素子と組合せて使用される例の図
である。
【００２４】 本発明は中空状のロボットアーム素子１
５０の内部に取り付けられ、ロッド６０が、次段のロボ
ットアーム素子１５０’の結合用バー１３０を前後に動
かして、連結突起１６０を支点に、結合角度を変化させ
るのである。電磁クラッチ５０への配線はロボットアー
ム素子の内部を通って配線されコネクター１８０で接続
される。
５０の内部に取り付けられ、ロッド６０が、次段のロボ
ットアーム素子１５０’の結合用バー１３０を前後に動
かして、連結突起１６０を支点に、結合角度を変化させ
るのである。電磁クラッチ５０への配線はロボットアー
ム素子の内部を通って配線されコネクター１８０で接続
される。
【００２５】 因みに、図６は往復ロッドを使用せず、
歯車の回転力でアーム間の角度変化を行っている例であ
る。内歯車４０の回転を駆動歯車４５に伝えて、この駆
動歯車４５が、次段のロボットアーム素子１５０’に取
り付けられた変角用固定歯車１５５を動かして、このロ
ボットアーム素子間の角度変化（矢印Ｅ方向）が実行さ
れる。
歯車の回転力でアーム間の角度変化を行っている例であ
る。内歯車４０の回転を駆動歯車４５に伝えて、この駆
動歯車４５が、次段のロボットアーム素子１５０’に取
り付けられた変角用固定歯車１５５を動かして、このロ
ボットアーム素子間の角度変化（矢印Ｅ方向）が実行さ
れる。
【発明の効果】 ロボットアームの基部に一個だけ設置
したモーターから回転力が多関節ロボットアームの全て
を駆動するため、従来の様に各関節毎にモーターを必要
とせず、従って全体の重量が著しく軽量となる。且つロ
ボットアームが繊細に動作可能となる。
したモーターから回転力が多関節ロボットアームの全て
を駆動するため、従来の様に各関節毎にモーターを必要
とせず、従って全体の重量が著しく軽量となる。且つロ
ボットアームが繊細に動作可能となる。
【図１】 本発明をロボットアームに取り付けた斜視図
【図２】 結合角度が下向きに変化した図
【図３】 結合角度が上向きに変化した図
【図４】 横方向と縦方向に角度変化する本発明を結合
した図
した図
【図５】 本発明を特願平８−２５４０３０のロボット
アーム素子に取り付けた図
アーム素子に取り付けた図
【図６】 往復ロッドを使用せず、歯車の回転力で角度
変化を実行している図
変化を実行している図
１０ 回転軸 ２０ ユニバーサルジョイント ３２ 正回転用ウォームギア ３４ 逆回転用ウォームギア ３９ 伝達歯車 ４０ 内歯車 ４５ 駆動歯車 ５０ 電磁クラッチ ６０ ロッド ６５ 嵌合リング ７０ 結合腕 １００ ロボットアーム １００’ 次段のロボットアーム １００’’ 次々段のロボットアーム １１０ 回転軸受 １２０ 嵌合突起 １５０ 特願平８−２５４０３０のロボットアーム
素子 １５５ 変角用固定歯車 ２００ スイッチ回路 ５００ モーター
素子 １５５ 変角用固定歯車 ２００ スイッチ回路 ５００ モーター
Claims (2)
- 【請求項１】 回転軸を可変軸結合継手で多数個連結し
てこの回転軸から駆動力を結合毎に取り出す駆動力伝達
機構であって、この回転力で、この駆動力伝達機構を取
り付けたロボットアームの結合角度を変化させる駆動力
伝達機構。 - 【請求項２】 回転軸を可変軸結合継手で多数個連結し
てこの回転軸から駆動力を結合毎に取り出す駆動力伝達
機構であって、結合方向に前後する往復力を結合毎に任
意に取り出して、この往復力でこの駆動力伝達機構を取
り付けたロボットアームの結合角度を変化させる駆動力
伝達機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11216724A JP2001038669A (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 駆動力伝達機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11216724A JP2001038669A (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 駆動力伝達機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001038669A true JP2001038669A (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=16692939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11216724A Pending JP2001038669A (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 駆動力伝達機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001038669A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008069306A1 (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-12 | Panasonic Corporation | 関節機構及び関節装置 |
| JP2014217899A (ja) * | 2013-05-07 | 2014-11-20 | 矢継 正信 | 入れ子構造のユニバーサルジョイント |
| CN104385276A (zh) * | 2014-10-09 | 2015-03-04 | 兰州理工大学 | 单电机三自由度机械手臂机构 |
-
1999
- 1999-07-30 JP JP11216724A patent/JP2001038669A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008069306A1 (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-12 | Panasonic Corporation | 関節機構及び関節装置 |
| JP4783434B2 (ja) * | 2006-12-07 | 2011-09-28 | パナソニック株式会社 | 関節機構及び関節装置 |
| US8141925B2 (en) | 2006-12-07 | 2012-03-27 | Panasonic Corporation | Joint mechanism and joint device |
| US8251420B2 (en) | 2006-12-07 | 2012-08-28 | Panasonic Corporation | Joint mechanism and joint device |
| JP2014217899A (ja) * | 2013-05-07 | 2014-11-20 | 矢継 正信 | 入れ子構造のユニバーサルジョイント |
| CN104385276A (zh) * | 2014-10-09 | 2015-03-04 | 兰州理工大学 | 单电机三自由度机械手臂机构 |
| CN104385276B (zh) * | 2014-10-09 | 2015-11-04 | 兰州理工大学 | 单电机三自由度机械手臂机构 |
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