JP2005271146A

JP2005271146A - ２軸直交型ロボット関節装置

Info

Publication number: JP2005271146A
Application number: JP2004088916A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Motomura; 洋一本村; Toshiyuki Kono; 寿之河野
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】直交した２軸周りに出力軸が駆動する関節装置を小型で実現すること、特に、軸方向寸法を小さくすることができる関節装置を提供する。
【解決手段】根元側フレーム１に対して回転動作可能に第１軸可動子２を配置し、第１軸可動子２に固定したフランジ３に第１軸駆動モータ３を配置して、プーリ５とベルト６を用いて第１軸減速機７に入力することによって第１軸可動子２を駆動するとともに、第１軸可動子２に第２軸駆動モータ８および第２軸減速機９を配置して、その出力を第２軸出力軸１０とする関節構造とし、第１軸可動子２に対して接近した位置に第１軸駆動モータ４を配置することによって、軸方向寸法を小さくするとともに、２個の駆動モータ４，８のケーブル１３，１４をまとめて第１軸回転動作に追従するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業用ロボットおよびヒューマノイドロボットの関節部、特に手首部の関節装置において、直交する２つの回転軸周りに出力軸が２軸回転動作する関節装置に関する。

従来の産業用ロボットの関節装置は、駆動モータ、減速機、プーリ、歯車等を組み合わせて構成している。ロボットの手首部などにおいて、制御性、操作性の観点から、直交した２軸周りに出力軸が回転動作する構造にする場合、通常、第１軸を駆動モータ、減速機等で構成し、その出力軸である可動子に第２軸を駆動モータ、減速機等により構成するものは公知である（特許文献１参照）。
特開平５−３１８３７８号公報

図２は従来の２軸直交型ロボット関節装置の断面図を示す。
図において、１は根元側フレーム、２は第１軸可動子、３は第１軸モータ固定フランジ、４は第１軸駆動モータ、５はプーリ、６はベルト、７は第１軸減速機、８は第２軸駆動用モータ、９は第２軸減速機、１０は第２軸出力軸である。１１は第１軸回転軸、１２は第２軸回転軸である。２個の駆動モータの回転に伴い、第２軸出力軸１０は、根元側フレーム１に対して、直交した第１軸回転軸１１および第２軸回転軸１２の周りに２軸回転動作する。

しかしながら、従来の関節装置は、第２軸モータおよび第２軸減速機を含む可動子の部分が第１軸の動作に伴って回転するので、第１軸駆動モータとの干渉を避けるためには軸方向に空間を確保しなければならず、装置の軸方向寸法が長くなるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、直交する２つの回転軸周りに出力軸が２軸回転動作する関節装置を小型で実現すること、特に、軸方向寸法を小さくすることができる関節装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、請求項１記載の２軸直交型ロボット関節装置の発明は、根元側フレームと、該根元側フレームに対して回転動作可能に配置された第１軸可動子と、該第１軸可動子に固定されたフランジと、該フランジに配置された第１軸駆動モータと、該第１軸駆動モータの出力軸に固定されたプーリと、該プーリに巻回されるベルトと、該ベルトによって前記第１軸駆動モータの回転動力が入力される第１軸減速機と、該第１軸減速機によって前記第１軸可動子を駆動するとともに、前記第１軸可動子に配置された第２軸駆動モータおよび第２軸減速機と、該第２軸減速機の出力を第２軸出力軸とする関節構造とし、前記第１軸可動子に対して接近した位置に前記第１軸駆動モータを配置することによって、軸方向寸法を小さくしたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の２軸直交型ロボット関節装置において、前記第１軸駆動モータと前記第２軸駆動モータの各駆動モータのケーブルをまとめて前記第１軸回転動作に追従するようにしたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によると、第２軸駆動モータおよび第２軸減速機を配置した第１軸可動子に対して接近した位置に第１軸駆動モータを配置したので、軸方向寸法を小さくできる。また、第１軸は駆動モータからプーリとベルトを用いて減速機に入力、第２軸は、駆動モータと減速機を直結にするので構造がシンプルで部品点数が少なくメンテナンス性にすぐれる。
また、請求項２に記載の発明によると、２個の駆動モータのケーブルをまとめて、第１軸の回転動作に追従するように処理することができ、省スペースでのケーブル処理が可能となることで、関節部の小型化が計れる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明に係る２軸直交型ロボット関節装置の断面図である。
図において、１は根元側フレーム、２は第１軸可動子、３は第１軸モータ固定フランジ、４は第１軸駆動モータ、５はプーリ、６はベルト、７は第１軸減速機、８は第２軸駆動用モータ、９は第２軸減速機、１０は第２軸出力軸である。１１は第１軸回転軸、１２は第２軸回転軸、１３は第１軸駆動モータ用ケーブル、１４は第２軸駆動モータ用ケーブルである。
第１軸モータ固定フランジ３は第１軸可動子２に固定されている。第１軸回転軸１１と第２軸回転軸１２は直交した配置とする。第１軸駆動モータ４は第１軸可動子２に極力接近した位置に配置することによって、第１軸の動作時に可動する部分の最外径を小さくする構造とする。根元側フレーム１の取付け部は、第１軸の動作時に可動する部分と干渉しない範囲において第１軸回転軸１１に極力近い位置に配置することにより、関節部の軸方向寸法を小さく設定するようにする。
第１軸の動作は、第１軸モータ固定フランジ３に取付けた第１軸駆動モータ４の出力をプーリ５およびベルト６を介して第１軸減速機７に入力することにより、第１軸駆動モータ４の回転に伴い、第１軸可動子２、第１軸モータ固定フランジ３、第１軸駆動モータ４、プーリ５、ベルト６、第１軸減速機７、第２軸駆動モータ８、第２軸減速機９、第２軸出力軸１０が、第２軸回転軸１２回りに回転動作する。
また、第２軸の動作は、第２軸減速機９に直結した第２軸駆動モータ８の回転に伴い、第２軸減速機９の出力軸に固定した第２軸出力軸１０が第１軸回転軸１１回りに回転動作する。

以上の動作により、第２軸出力軸１０は、根元側フレーム１に対して、直交した第１軸回転軸１１および第２軸回転軸１２の周りに２軸回転動作が可能となる。
上記配置によれば、第１軸駆動モータ用ケーブル１３と第２軸駆動モータ用ケーブル１４の出口が距離的に近い位置にあるので、ケーブル出口付近で両モータのケーブルをまとめて、第１軸回転動作に追従するように処理すれば、２つのケーブル処理領域を共通化することができるので、関節装置を小型化できる。

以上のように、請求項１に記載の発明によると、第２軸駆動モータおよび第２軸減速機を配置した第１軸可動子に対して接近した位置に第１軸駆動モータを配置したので、軸方向寸法を小さくできた。
また、第１軸は駆動モータからプーリとベルトを用いて減速機に入力、第２軸は、駆動モータと減速機を直結にするので構造がシンプルで部品点数が少なくメンテナンス性にすぐれたものとなった。
また、請求項２に記載の発明によると、２個の駆動モータのケーブルをまとめて、第１軸の回転動作に追従するように処理することができ、省スペースでのケーブル処理が可能となることで、関節部の小型化が計れた。

本発明の第１実施例を示す２軸直交型ロボット関節装置の断面図従来の２軸直交型ロボット関節装置の断面図

符号の説明

１根元側フレーム
２第１軸可動子
３第１軸モータ固定フランジ
４第１軸駆動モータ
５プーリ
６ベルト
７第１軸減速機
８第２軸駆動モータ
９第２軸減速機
１０第２軸出力軸
１１第１軸回転軸
１２第２軸回転軸
１３第１軸駆動モータ用ケーブル
１４第２軸駆動モータ用ケーブル

Claims

根元側フレームと、該根元側フレームに対して回転動作可能に配置された第１軸可動子と、該第１軸可動子に固定されたフランジと、該フランジに配置された第１軸駆動モータと、該第１軸駆動モータの出力軸に固定されたプーリと、該プーリに巻回されるベルトと、該ベルトによって前記第１軸駆動モータの回転動力が入力される第１軸減速機と、該第１軸減速機によって前記第１軸可動子を駆動するとともに、前記第１軸可動子に配置された第２軸駆動モータおよび第２軸減速機と、該第２軸減速機の出力を第２軸出力軸とする関節構造とし、前記第１軸可動子に対して接近した位置に前記第１軸駆動モータを配置することによって、軸方向寸法を小さくしたことを特徴とする２軸直交型ロボット関節装置。
前記第１軸駆動モータと前記第２軸駆動モータの各駆動モータのケーブルをまとめて前記第１軸回転動作に追従するようにしたことを特徴とする請求項１記載の２軸直交型ロボット関節装置。