JP2567085B2 - 産業用ロボットのアーム支持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、産業用ロボットのアーム支持構造に関し、
特に、水平軸線回りに揺動する第１のロボット腕と、そ
の揺動第１ロボット腕の先端に同じく水平軸線回りに俯
仰動作する第２のロボット腕を有した多関節腕型産業用
ロボットにおけるアーム支持構造に関する。

〔従来技術〕

多関節腕型産業用ロボットは、ロボット機体の最下部
のベースに対して縦軸回りに旋回可能に設けられたロボ
ット胴の上端に、第１のロボット腕が揺動可能に設けら
れ、該第１ロボット腕の先端に関節部を介して第２のロ
ボット腕が自在に俯仰動作が可能に設けられている。そ
して、この第２のロボット腕の先端にロボット手首を備
え、該手首にロボットハンド等のエンドエフェクタが装
着された構成を有し、上述のロボット胴からエンドエフ
ェクタに至る諸可動要素が夫々、サーボモータ等のモー
タを動作駆動源に備え、ロボット制御装置の指令に従っ
てこれらのサーボモータが作動することにより、各可動
要素が動作し、夫々の可動要素の動作の合成により、エ
ンドエフェクタに所望のロボット作業を遂行させる構成
を有している。このとき、従来の多関節腕型産業用ロボ
ットでは、第１のロボット腕と第２のロボット腕とを相
対的に俯仰動作可能に接続する関節部には第２のロボッ
ト腕、つまり、先端側のアーム要素を、その自軸回りに
回転可能に支持する構造が設けられている。すなわち、
従来のアーム支持構造は、長さが比較的短いアームの場
合には、第３図に示すように、関節ハウジング６の後端
に取付けられた第２ロボット腕７の回転駆動用モータ８
の出力軸が上記関節ハウジング６内で減速装置９を介し
て第２ロボット腕７の最後端に結合されており、このモ
ータ８と第２ロボット腕７の最後端の結合部に近い位置
で軸受10により、該第２ロボット腕７が関節ハウジング
６に支承された構造が採用され、１つの回転軸受でアー
ムを支持するように成っている。この場合に回転軸受と
しては、周知のクロスローラベアリングが隙間設定の簡
便性や剛性に優れる等の理由から多用される。

他方、比較的長いアームの支持構造は、第４図に図示
のように、関節ハウジング６内に第３図の関節部と同様
に１つの回転軸受10を設けると共に第２ロボット腕７の
外周にスリーブ部材11を配設し、第２ロボット腕の先端
側のロボット手首12との結合部近くにおいて、上記スリ
ーブ部材11の内周と第２ロボット腕７の外周との間に他
の回転軸受13を配設し、相互に距離を隔てて配置した２
つの回転軸受で支持する構造が採られている。

〔発明が解決すべき課題〕

然しながら、上述した従来のロボットアーム支持構造
では、前者の比較的短いロボットアームでも単一の回転
軸受で支持する構造の場合、支持構造部の剛性とロボッ
ト動作を遂行する上での負荷容量とが共に不足する問題
があり、また、後者の比較的長いロボットアームでは２
つの軸受を使用するときには、必然的に第２ロボット腕
周囲にスリーブ部材を設けなければならないために、コ
スト高となり、アーム重量も増加し、構造的にも関節部
と手首近くの２か所にアーム支持部を設ける構造である
ことから、必然的に複雑になる等の問題があった。依っ
て、本発明は、これらの問題を解決すべく、ロボットア
ーム長の如何に係わり無く採用可能な多関節腕産業用ロ
ボットのアーム支持構造を提供せんとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上述の発明の目的に鑑み、本発明は、容易に入手可能
な軸受内蔵型の同軸式の減速装置を用いることにより、
関節部におけるアーム支持構造を強化するようにしたも
のである。すなわち、本発明に依れば、ロボットアーム
の後端に自軸回りの回転駆動源を備え、先端にロボット
手首の装着端を有した産業用ロボットのアームを回転可
能に支持する産業用ロボットのアーム支持構造におい
て、上記のロボットアームの後端を囲繞するように設け
られた関節ハウジングと、上記関節ハウジングの後端部
の外側に装着されて該関節ハウジング内に出力軸を突出
させた前記回転駆動源のモータの該出力軸端に結合した
入力部と前記ロボットアームの後端に結合した出力部と
を有して、前記関節ハウジング内に保持された軸受内蔵
型の同軸式減速装置と、上記関節ハウジングの前端部の
装着され、前記ロボットアームを回転可能に支持した上
記軸受とを具備して構成され、減衰装置の内蔵軸受と上
記前方軸受の２組の軸受によりロボットアームを関節ハ
ウジング内で支持するようにした産業用ロボットのアー
ム支持構造を提供するものである。

なお、上記軸受内蔵型の同軸式減衰装置は、RV減衰装
置（帝人製機社の登録商標）から成る構成とすることが
できる。

〔作用〕

上述の手段によれば、アームはその後端の関節ハウジ
ング内において、軸方向に隔てて設けた２つの回転軸受
により支持されるから、支持剛性と負荷容量の増強を図
ることが可能になり、従ってスリーブ部材等は用いるこ
となく、部材の削減とアーム軽量化を図ることができ
る。以下、本発明を添付図面に示す実施例により、更に
詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は、本発明による産業用ロボットのアーム支持
構造を示す拡大断面図、第２図は同アーム支持構造を備
えた多関節腕型産業用ロボットの外観正面図である。

第１図において、ロボットアーム20は、後端22が中空
の関節ハウジング24内に臨み、最後端にブラケット26が
固定ねじにより強固に取付けられている。本実施例で
は、軽量化のために、ロボットアーム20は、中空軸体の
構造を有している。

上記関節ハウジング24は、ロボットアーム20と他の図
示されていない第１のロボットアームとの間の関節結合
部の囲繞部材を成しており、第１ロボットアームに対し
て上記ロボットアーム20が俯仰動作する回転軸心となる
支点部28を下方部に有している。上記関節ハウジング24
の後端の外側には、ロボットアーム20をその軸線回りに
回転（Ｕ軸回転）させる駆動モータ30が取付けねじを用
いて適宜に取付けられ、該駆動モータ30の出力軸32は、
関節ハウジング24内に設けられた軸受内蔵型の同軸式減
衰装置34の入力部34aに結合されている。また、同減衰
装置34の出力部34bは、上述したロボットアーム20の最
後端のブラケット26に強固に結合されている。上記軸受
内蔵型の同軸式減衰装置34には、内部に２つの回転軸受
36a、36bを具備して一般的にはRV−Ａ型減衰機（帝人製
機社の登録商標）として市販されているものが最も好ま
しく利用することができる。また、関節ハウジング24の
前端には、ロボットアーム20の外径に応じた回転軸受38
が設けられ、エンドプレート40によって端面を押圧、保
持され、同エンドプレート40には軸封用のシール42が設
けられている。上記の回転軸受38には、周知のクロスロ
ーラベアリングが、ロボットアーム20の回転精度を高度
に維持し、また、高剛性を有していることから最適に用
いられる。

上述の構成によれば、ロボットアーム20は、強固に結
合された同軸式減速機34内の内蔵軸受36a、36bと関節ハ
ウジング24の前端に設けた回転軸受38との両者が軸方向
に隔てたロボットアーム20の２点を支持するから、ロボ
ットアーム20に対する支持剛性が向上し、且つ、アーム
回転精度を高度に維持することができる。しかも、上述
したアーム支持構造は、市販されている軸受内蔵型減衰
機34を巧みに利用していることから、コスト上昇を回避
でき、しかも、従来の第４図に示したロボットのアーム
支持構造のように、支持構造を形成するために、殊更、
スリーブ部材を設ける複雑性も解消することができ、む
しろコスト低減に寄与することができるのである。

なお、関節ハウジング24の前端に設けた回転軸受38
は、好ましくは、クロスローラベアリングに依って形成
される。

第２図は、上述したロボットアーム支持構造を具備し
た多関節腕型産業用ロボットの外観を示しており、第１
図と同一の参照番号は、同一の要素や部材を示してい
る。第２図において、第１ロボットアーム50は、ロボッ
ト胴部52の上端の関節54に揺動可能に結合されており、
ロボット胴部52はロボットベース56上に縦軸線回りに旋
回可能に取付けられている。第１ロボットアーム50の先
端には、上述した関節ハウジング24を介して第２ロボッ
ト腕としてのロボットアーム20が俯仰動作可能に取付け
られており、該俯仰動作の駆動機構を形成する平行リン
ク機構58が、第１ロボット腕50と関節ハウジング24の最
後端との間に配置されている。前述した支点部28によ
り、第１、第２のロボットアーム50と20とが枢着、結合
されている。

以上の実施例の説明を介して明らかなように、本発明
によれば、ロボットアームの支持構造において、該ロボ
ットアームの後端に設けた関節ハウジング内で、軸受内
蔵型の同軸式減速装置の軸受と、その前方に配設された
回転軸受との両軸受によりアームを支持する構造、つま
り、２点支持構造を関節ハウジング内において実現し、
従って、高い支持剛性を得ることができ、かつ、ロボッ
トアームの自軸まわりの回転を高精度化することができ
る。また、関節ハウジング内部でアームに２点支持を行
うことにより、ロボットアームが中空腕構造を有すると
きには、ロボット手首に近い、アーム先端側では回転軸
受を用いこと無く、安定、強固な支持を得ることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明の産業用ロボットのアーム支持構造によれば、
アーム支持剛性を向上させ、かつ、負荷容量の高いロボ
ットアーム支持構造を実現することができる。また、関
節ハウジング内部でアーム支持構造を実現できるから、
アームを囲繞したスリーブ部材を省略でき、また、アー
ム先端側の支持構造を省略でき、故に、構造の簡単化と
共にコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による産業用ロボットのアーム支持構
造を示す拡大断面図、第２図は同アーム支持構造を備え
た多関節腕型産業用ロボットの外観正面図、第３図と第
４図は、従来の産業用ロボットのアーム支持構造の例を
示した断面図。 20……ロボットアーム、24……関節ハウジング 26……ブラケット、30……駆動モータ、32……出力軸、
34……軸受内蔵型同軸式減速機、 36a、36b……内蔵軸受、38……回転軸受。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 恭士 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (56)参考文献 特開 昭64−50083（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットアームの後端に自軸回りの回転駆
   動源を備え、先端にロボット手首の装着端を有した産業
   用ロボットのアームを回転可能に支持する産業用ロボッ
   トのアーム支持構造において、 前記ロボットアームの後端を囲繞するように設けられた
   関節ハウジングと、 前記関節ハウジングの後端部の外側に装着されて該関節
   ハウジング内に出力軸を突出させた前記回転駆動源のモ
   ータの該出力軸端に結合した入力部と前記ロボットアー
   ムの後端に結合した出力部とを有して、前記関節ハウジ
   ング内に保持された軸受内蔵型の同軸式減速装置と、 前記関節ハウジングの前端部に装着され、前記ロボット
   アームを回転可能に支持した前方軸受とを、 具備して構成され、前記減速装置の内蔵軸受と前記前方
   軸受の２組の軸受によりロボットアームを支持するよう
   にしたことを特徴とした産業用ロボットのアーム支持構
   造。