JP2642319B2 - 産業用ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットに関
し、特に、作業空間が狭小で作業環境が劣悪な部位の溶
接作業に適合した産業用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、産業用ロボットのベース部の構
造において、垂直アームが回動自在に枢着された支持ブ
ラケットを駆動させるためのモータは、支持ブラケット
の軸と同軸の関係で配設され、且つ基台内に装着されて
いる。したがって、このようなベース部の構造によっ
て、ケーブルはベース部の構造物の回りに巻くかまたは
別のケーブルトレイ装置を設けて、各アーム駆動用モー
タに接続される。また従来の産業用ロボットのアーム部
構造は、手首部駆動用モータを水平アームの先端に設け
て、直接駆動方式で動力を手首部へ伝達するようになっ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来の産業用ロボットは、次のような問題点などを有し
ている。

【０００４】第一に、支持ブラケット駆動用モータが、
基台内で支持ブラケットの垂直軸と同軸関係で配設され
ているので、ベース部の高さが高まって、ロボットの下
部作業能力が減少される。

【０００５】第二に、ケーブルをベース部の構造物に巻
いて処理する場合、ロボットの作動ケーブルの捻りによ
ってケーブルが損傷されるのみならず、ロボットの外観
が悪くなる。一方、別のケーブルトレイを用いる場合、
ベース部の設計が複雑になり、ベース部の大きさがそれ
ほど大きくなって、産業用ロボットの小型化および軽量
化が難しくなる。

【０００６】第三に、手首部駆動用モータが水平アーム
の先端に設けられているため、ロボットの重量中心の位
置がベースから遠くなり、よって、ベース部に過度な負
荷が載せられることになる。これによって、ロボットの
動力学的特性および安定性が低下される。

【０００７】第四に、支持ブラケット駆動用モータが、
基台の内部に位置されており、支持ブラケットの垂直軸
と直接接続されているので、モータの補修および交替作
業が行いにくく、またロボットの作動時に発生される振
動および衝撃がモータへ直接伝達されてモータが損傷さ
れる恐れがある。

【０００８】したがって、本発明の目的は、ロボットの
支持ブラケット駆動用モータをベース部の基台の一側壁
に設けて、ベース部の高さを最小化することによって下
部作業能力を極大化すると共に、前記モータの補修、維
持を容易にし得る産業用ロボットを提供することにあ
る。

【０００９】本発明の他の目的は、ロボットの作動時に
支持ブラケット駆動用モータへ伝達される振動および衝
撃を極小化させ得る産業用ロボットを提供することにあ
る。さらに、本発明の目的は、モータの動力を支持ブラ
ケットの中空軸へ伝達する両ベベルギア間のバックラッ
シを調節し得る産業用ロボットを提供することにある。

【００１０】また、本発明の他の目的は、ケーブルを基
台内へ導入し、支持ブラケットの中空軸内へ通過するよ
うにして、ケーブルの捻り現象によるケーブルの損傷を
防止し得る産業用ロボットを提供することにある。

【００１１】本発明のさらに他の目的は、水平アームお
よび手首部駆動用モータを基台に近接し得るように設け
て、動力学的特性および安定性を向上させ得る産業用ロ
ボットを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明のか
かる目的は産業用ロボットにおいて、 一側壁にモータ
が装着された基台と、前記基台の上部に回転自在に装着
され、ロボットの垂直アームが回動自在に枢着される支
持ブラケットと、前記支持ブラケットの下部に一体に形
成され、前記基台内へ延長され、前記基台内へ導入され
たケーブルをその内部へ通過させるに適合した中空軸
と、前記モータの動力を前記中空軸に伝達するための動
力伝達手段とを備えた産業用ロボットを提供することに
よって達成される。

【００１３】前記動力伝達手段は、前記モータの軸に設
けられた駆動ベベルギアと、前記中空軸に固定され、前
記駆動ベベルギアと歯合された被動ベベルギアとを備え
る。また、前記駆動ベベルギアは前記モータの軸に変位
可能に設けられ、前記動力伝達手段は、ロボットの作動
時前記中空軸から前記両ベベルギアを通じてモータへ伝
達される衝撃および振動を緩和させると共に、両ベベル
ギア間のバックラッシを調節し得る緩衝およびバックラ
ッシ調節手段を備える。

【００１４】前記緩衝およびバックラッシ調節手段は、
前記駆動ベベルギアの両側面に接触するように前記モー
タの軸に挿入された一対の皿形スプリングと、前記駆動
ベベルギアに対する前記各皿形スプリングの付勢力を調
節するために、前記モータの軸と螺合されたロックナッ
トとを備える。

【００１５】本発明の産業用ロボットは、前記中空軸内
へ進入するケーブルを流動可能に支持するためのケーブ
ル支持手段をさらに含み、前記ケーブル支持手段は、前
記基台内に固着された支持片と、一側が前記支持片と螺
合され、他側には球形部が形成され、この球形部に回動
自在に係合されたボールシートを有するリンクボール
と、前記リンクボールのボールシートと螺合されたアダ
プタと、前記アダプタに取付され、ケーブルを括るため
のケーブルタイとを備える。

【００１６】本発明の他の実施例によれば、一側壁に第
１モータが装着された基台と、前記基台の上部に回転自
在に装着され、前記基台内へ導入されたケーブルをその
内部へ通過させるに適合した中空軸を有する支持ブラケ
ットと、前記第１モータの動力を前記中空軸に伝達する
ための第１動力伝達手段と、前記支持ブラケットにその
後端が回動自在に枢着され、第２モータにより駆動され
る垂直アームと、前記垂直アームの先端に回動自在に装
着され、第３モータにより駆動されるハウジングと、前
記ハウジング内に回転自在に支持され、前記ハウジング
の後端に設けられた第４モータにより駆動される水平ア
ームと、前記第４モータの動力を前記水平アームに伝達
するための第２動力伝達手段と、前記第４モータの動力
を前記水平アームに伝達するための第２動力伝達手段
と、前記水平アームの先端に回転自在に装着され、前記
ハウジングの後端に設けられた第５モータにより駆動さ
れる手首部と、前記第５モータの動力を前記手首部へ伝
達するための第３動力伝達手段とを含む産業用ロボット
を提供する。

【００１７】本発明の産業用ロボットにおいて、前記第
２動力伝達手段は、前記第４モータの軸に固定された駆
動プーリと、前記水平アームに固定された被動プーリ
と、前記駆動プーリの回転を前記被動プーリに伝達する
タイミングベルトとを備える。また、前記第３動力伝達
手段は、カップリングを介して前記第５モータの軸に連
結された長軸と、前記長軸の端部および前記手首部に各
々固設され、互いに歯合された一対のベベルギアとを備
える。

【００１８】

【作用】本発明の産業用ロボットにおいて、支持ブラケ
ットに枢着された垂直アームは、第１モータの駆動によ
り回転されると共に、第２モータの駆動により支持ブラ
ケットを中心として、上、下方向へ回動され、垂直アー
ムの先端に回動自在に枢着され、水平アームが回転自在
に装着されたハウジングは、第３モータの駆動により回
転されると共に、水平アームは第４モータの駆動により
回転され、水平アームの先端に回動自在に装着された手
首部は第５モータの駆動により回転される。 また、産
業用ロボットの基台の内部を通じて支持ブラケットの中
空軸内へ導入されたケーブルは、基台内に装着されたケ
ーブル支持手段により流動可能に支持される。また、第
１モータの軸に提供された緩衝およびバックラッシ調節
手段により、ロボットの作動時に支持ブラケットの中空
軸を通じて第１モータへ伝達される振動および衝撃が緩
和され、第１モータの軸および中空軸に各々設けられた
ベベルギア間のバックラッシが調節され得る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながらより詳しく説明する。

【００２０】図１には、本発明による産業用ロボット10
が概略的に示されているが、この産業用ロボット10は、
ベース部12と、このベース部12に回動自在に搭載された
アーム部15とを備える。ベース部12は、基台22と、この
基台22上に回転自在に装着された支持ブラケット14とを
備える。このアーム部15は、支持ブラケット14に、上、
下方向へ回動自在に装着された垂直アーム16と、この垂
直アーム16の先端に回転自在に設けられた水平アーム18
と、この水平アーム18の先端に回転自在に装着された手
首部20とを備える。

【００２１】図２に明瞭に示されたように、ベース部12
の基台22の上部には、垂直アーム16を支持するに適合し
た支持ブラケット14が装着されている。中空軸24が、支
持ブラケット14の下部に一体に形成され、基台22の内部
へ延長されている。また、中空軸24は、ベアリング26に
より基台22に回転自在に支持されている。したがって、
支持ブラケット14は、中空軸24と共に一体に回転し得る
ようになる。

【００２２】一方、コントローラ30から引き出された多
数のケーブル28は、基台22の一側壁に形成された孔32を
通じて基台22内へ導入され、中空軸24の内部を通過した
後、基台22の外部へ引き出されて通常的な方式により各
モータと接続される。基台22の内部には、ケーブル28を
流動可能に支持するためのケーブル支持手段34が提供さ
れている。

【００２３】図２および図３に明瞭に示されたように、
ケーブル支持手段34は、基台22内に固着された支持片36
と、一側が支持片36に螺合され、他側に球形部38が形成
され、球形部38に回転自在に係合されたボールシート40
を有するリンクボール42と、ボールシート40の外面に螺
合されたアダプタ44とを備える。また、アダプタ44の一
端部には開口46が形成されており、この開口46にはケー
ブル28を括るに適合したケーブルタイ48が取付されてい
る。

【００２４】図２に示されたように、基台22の一側壁に
は第１モータ50が水平方向へ装着されており、第１モー
タ50の動力は、第１動力伝達手段52を通じて中空軸24へ
伝達されて、支持ブラケット14を回転させることにな
る。第１動力伝達手段52は、第１モータ50の軸54に変位
可能に設けられた駆動ベベルギア56と、中空軸24に固定
され、駆動ベベルギア56と歯合された被動ベベルギア58
とから構成される。また、第１モータ50の軸54には、ロ
ボット10の作動時に中空軸24から両ベベルギア56,58 を
通じて第１モータ50へ伝達される衝撃および振動を緩和
させると同時に、両ベベルギア56,58 間のバックラッシ
を調節し得る緩衝およびバックラッシ調節手段60が提供
されている。

【００２５】図４に明瞭に示されたように、緩衝および
バックラッシ調節手段60は、駆動ベベルギア56の両側面
と接触可能に第１モータ50の軸54に挿入された一対の皿
形スプリング62と、第１モータの軸54に螺合され、各皿
形スプリング62を駆動ベベルギア56の両側面へ加圧し
て、駆動ベベルギア56を軸54上の所定位置に位置設定
し、また駆動ベベルギア56に対する各皿形スプリング62
の付勢力を調節し得るロックナット64とを備える。各双
の皿形スプリング62は二つからなり、一つの皿形スプリ
ングは駆動ベベルギア56に接触される反面、他の一つの
皿形スプリングロックナット64に接触される。

【００２６】図１に戻って、産業用ロボット10の垂直ア
ーム16は、第２モータ66の駆動によって支持ブラケット
14を中心に、上、下方向へ回動することになる。垂直ア
ーム16の先端には、ハウジング68が回転自在に枢着さ
れ、このハウジング68は第３モータ72の駆動により垂直
アーム16の先端を中心として回転することになる。ま
た、水平アーム18はハウジング68に回転自在に装着され
ている( 図５参照) 。ハウジング68の後端には、水平ア
ーム18を駆動させるための第４モータ74と、手首部20を
駆動させるための第５モータ76が、互いに平行した関係
で装着されている。また、手首部20には作業工具78が回
転自在に設けられ、この作業工具78は第６モータ80によ
り駆動される。

【００２７】図５および図６に明瞭に示されているよう
に、第４モータ74の動力は第２動力伝達手段82を通じて
水平アーム18へ伝達され、第５モータ76の動力は第３動
力伝達手段84を通じて手首部20へ伝達される。

【００２８】第２動力伝達手段82は、第４モータ74の軸
75に固定された駆動プーリ86と、水平アーム18に固定さ
れた被動プーリ88と、駆動プーリ86の回転を被動プーリ
88へ伝達するタイミングベルト90とから構成される。し
たがって、第４モータ74の駆動力は、第２動力伝達手段
82のタイミングベルト90を通じて水平アーム18に伝達さ
れるので、この水平アーム18は回転が可能になる。

【００２９】第３動力伝達手段84は、第５モータ76の軸
77にカップリング92を介して接続され、水平アーム18内
に回転自在に支持された長軸94と、この長軸94の端部お
よび手首部20に固着され、互いに歯合状態にある一対の
ベベルギア96,98 とから構成される。したがって、第５
モータ76の駆動力は、第３動力伝達手段を通じて手首部
20に伝達されて、手首部20を回転させることになる。

【００３０】このように構成された本発明の産業用ロボ
ットは次のように作動する。

【００３１】まず、図２に示されたように、第１モータ
50が駆動されれば、その動力が第１動力伝達手段52の駆
動ベベルギア56と被動ベベルギア58を通じて中空軸22へ
伝達される。したがって、中空軸24が支持ブラケット14
と共に回動されるので、垂直アーム16は図１に示された
ように、矢印“A ”または“B ”方向へ回転することに
なる。

【００３２】この場合、ロボットによる作業時にアーム
部15から中空軸24および被動ベベルギア58を通じて駆動
ベベルギア56へ伝達される振動および衝撃は、第１モー
タ50の軸54に提供された緩衝およびバックラッシ調節手
段60の皿形スプリング62により緩和されるので、振動お
よび衝撃による第１モータ50の損傷を防止し得る。駆動
ベベルギア56に軸力が発生する場合、ロックナット64で
駆動ベベルギア56に対する皿形スプリング62の付勢力を
調節することによって、両ベベルギア56,58 間のバック
ラッシの発生を極小化させ得る。特に、両ベベルギア5
6,58 が円滑に歯合しない場合には、一側のロックナッ
ト64を緩んで、第１モータ50の軸54上の駆動ベベルギア
56の位置を調節した後、ロックナット64を締めて皿形ス
プリング62を固定させることによって、両ベベルギア5
6,58 間のバックラッシを調節する。また、第１モータ5
0が基台22の側壁に水平方向へ設けられているので、ベ
ース部12の高さを低めることができるようになって下部
作業能力を向上させ得り、モータの補修および交替作業
が容易になり、ロボットの重量中心が下方に位置するた
め構造的に安定される。

【００３３】さらに、図２に示されたように、ケーブル
28が、基台22の内部と中空軸24の内部とを通じて各モー
タに連結され得るので、ケーブルの処理が容易でロボッ
トの外観が美麗になる。また、ケーブル支持手段34のア
ダプタ44は、ケーブル28の流動に順応するようにリンク
ボール42の球形部38を中心として多方向へ回動すること
になるので、ケーブル28の捻り現象を防止することにな
る。したがって、ケーブルには捻りによる損傷が生じな
い。

【００３４】図１に示されたように、垂直アーム16は第
２モータ66の駆動によって支持ブラケット14を中心とし
て、矢印“C ”または“D ”方向へ回転することにな
る。

【００３５】水平アーム18は、第３モータ72の駆動によ
ってハウジング68と共に、垂直アーム16の先端を中心と
して、矢印“E ”または“F ”方向へ回転することにな
る。また、水平アーム18は、第４モータ74の駆動による
第２動力伝達手段82( 図5 参照) によって、矢印“G ”
または“H ”方向へ回転される。

【００３６】第５モータ76が回転すれば、その回転力が
第３動力伝達手段84を通じて手首部20へ伝達される。し
たがって、手首部20は図１に示されたように、矢印“I
”または“J ”方向へ回転することになる。

【００３７】

【発明の効果】前述したように、本発明は、支持ブラケ
ットの中空軸を駆動させる第１モータが基台の一側壁に
設けられているので、ベース部の高さを低めることがで
き、下部作業能力が向上され、構造的に安定され、モー
タの補修および交替作業が容易になる。

【００３８】また、ケーブルが、基台の内部と中空軸の
内部を通じて各モータに連結され、ケーブル支持手段に
より流動可能に支持されているので、ケーブルの処理が
容易であり、ケーブルの捻り現象を防止し得る。

【００３９】また、第１モータの軸に緩衝およびバック
ラッシ調節手段が提供されているので、ロボットの作動
時に発生される振動および衝撃からモータを保護し得
り、第１動力伝達手段の両ベベルギア間のバックラッシ
を容易に調節し得る。

【００４０】さらに、水平アーム駆動用モータと手首部
の駆動用モータがハウジングの後端部に配置されている
ので、ベース部にかかる負荷を減少させ得ることにな
り、ベース部の動力学的特性および安定性が向上され
る。

【００４１】また、モータの動力がタイミングベルトを
通じて水平アームへ伝達されるので、アーム部の軽量化
が可能であると共に駆動精密度を高め得るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の産業用ロボットを示した斜視図。

【図２】本発明の産業用ロボットのベース部を示した断
面図。

【図３】図２のケーブル支持手段を分解して示した断面
図。

【図４】図２の緩衝およびバックラッシ調節手段を示し
た拡大断面図。

【図５】図１のアーム部と手首部の駆動手段を示した断
面図。

【図６】図５の I-I線に沿う断面図。

【符号の説明】

１２…ベース部、１４…支持ブラケット、１５…アーム
部、１６…垂直アーム、１８…水平アーム、２０…手首
部、２２…基台、２４…中空軸、２８…ケーブル、３４
…ケーブル支持手段、３６…支持片、３８…球形部、４
０…ボールシート、４２…リンクボール、４４…アダプ
タ、４８…ケーブルタイ、５０…第１モータ、５２…第
１動力伝達手段、５６…駆動ベベルギア、５８…被動ベ
ベルギア、６０…緩衝およびバックラッシ調節手段、６
２…皿形スプリング、６４…ロックナット、６６…第２
モータ、６８…ハウジング、７２…第３モータ、７４…
第４モータ、７６…第５モータ、７８…作業工具、８０
…第６モータ、８２…第２動力伝達手段、８４…第３動
力伝達手段、８６…駆動プーリ、８８…被動プーリ、９
０…タイミングベルト、９２…カップリング、９４…長
軸、９６，９８…ベベルギア。

フロントページの続き (72)発明者 金相明 大韓民国ソウル特別市城東区杏堂洞128 −108 楽園ビラＢ02 (72)発明者 金テイ 大韓民国ソウル特別市銅雀区上道洞77− ９ (72)発明者 范鎭桓 大韓民国ソウル特別市江南区水西３ブロ ック１円洞 フルンマウルアパート104 −1204 (56)参考文献 特開 平３−213280（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−152090（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−287985（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−4695（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−35776（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面及び側面を有する基台と、 前記基台の上面に回転自在に取り付けられ、前記基台内
   へ導入されたケーブルをその内部へ通過させるに適合し
   た中空軸と一対の支持壁とを有する支持ブラケットと、 前記基台の側面に水平に取り付けられた第１モータと、 前記第１モータの動力を前記中空軸に伝達するための第
   １動力伝達手段と、 前記支持ブラケットのいずれか１つの前記支持壁に取り
   付けられた第２モータによって前記第２モータの回転軸
   を中心に回動されるように、その後端が前記支持ブラケ
   ットの前記一対の支持壁の間に回動自在に取り付けられ
   た垂直アームと、 前記垂直アームの先端に回動自在に
   取り付けられ、第３モータによって前記第３モータの回
   転軸を中心に回動されるハウジングと、 その長さ方向軸を中心に回動自在に前記ハウジングに設
   けられた水平アームと、 前記ハウジングの後端に設け
   られた第４モータと、 前記第４モータの回転軸に固定された駆動プーリと、 前記水平アームの外周面に固定された被動プーリと、 前記駆動プーリ及び被動プーリに組み合わされており、
   前記駆動プーリの回転を前記被動プーリに伝達するタイ
   ミングベルトと、 前記水平アームの先端に回転自在に取り付けられ、前記
   ハウジングの後端に設けられた第５モータによって前記
   第５モータの回転軸を中心に回動される手首部と、 前記第５モータの動力を前記手首部へ伝達するための第
   ３動力伝達手段と、 前記基台内部に装着され、前記中空軸内へ通過したケー
   ブルを流動可能に支持するためのケーブル支持手段とを
   具備しており、 前記ケーブル支持手段は、前記基台内に固着された支持
   片と、一側が前記支持片と螺合され、他側には球形部が
   形成され、この球形部に回動自在に係合されたボールシ
   ートを有するリンクボールと、前記リンクボールのボー
   ルシートと螺合されたアダプタと、前記アダプタに取付
   され、ケーブルを括るためのケーブルタイとを備えてい
   ることを特徴とする産業用ロボット。
2. 【請求項２】 前記第１動力伝達手段は、前記第１モー
   タの軸に設けられた駆動ベベルギアと、前記中空軸に固
   定され且つ前記駆動ベベルギアに歯合した被動ベベルギ
   アとを備えた請求項１に記載の産業用ロボット。
3. 【請求項３】 前記駆動ベベルギアは、前記第１モータ
   の軸に変位可能に設けられ、前記第１動力伝達手段は、
   前記駆動ベベルギアを前記第１モータの軸上に位置設定
   して、ロボットの作動時に前記中空軸から前記両ベベル
   ギアを通じて前記第１モータへ伝達される衝撃および振
   動を緩和させると共に、両ベベルギア間のバックラッシ
   を調節し得る緩衝およびバックラッシ調節手段をさらに
   備えた請求項２に記載の産業用ロボット。
4. 【請求項４】 前記緩衝およびバックラッシ調節手段
   は、前記駆動ベベルギアの両側面に接触するように、前
   記第１モータの軸に挿入された一対の皿形スプリング
   と、前記駆動ギアに対する前記各皿形スプリングの付勢
   力を調節するために、前記第１モータの軸と螺合された
   ロックナットとを備えた請求項３に記載の産業用ロボッ
   ト。
5. 【請求項５】 前記第３動力伝達手段は、カップリング
   を介して前記第５モータの軸に連結された長軸と、前記
   長軸の端部および前記手首部に各々固設され、互いに歯
   合された一対のベベルギアとを備えた請求項１に記載の
   産業用ロボット。