JP2666573B2

JP2666573B2 - 多軸ロボットの手首駆動装置

Info

Publication number: JP2666573B2
Application number: JP3008425A
Authority: JP
Inventors: 正章轟木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1991-01-28
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 1997-10-22
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JPH04251678A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば８軸程度の多軸機
能を有するロボットにおける手首部を駆動する多軸ロボ
ットの手首部駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車体の組立て工程は、フロアメイン工
程、メインボティー工程、及びメタルライン工程を通常
有している。フロアメイン工程は、フロントフロアパネ
ルとリアフロアパネル等を接合してフロアメインを形成
する工程であり、メインボティー工程はフロアメインに
対してボディサイドパネルやルーフパネル等を接合する
工程である。この工程でルーフパネルが付けられた状態
で、車室内の各部位に対して溶接作業等がなされること
がある。このような作業に使用されるロボットは、８軸
程度の多軸機能を有するものが使用されている。車室内
の各部位に対して溶接作業がなされる場合には、ロボッ
トのアームの先端に取付けられた手首部に、スポット溶
接ガンを装着して、これにより行なう。この溶接ガンが
複雑な軌跡を描いて移動し得るようにすべく、上述した
ように、スポット溶接ガンには、例えば合計８軸の軸数
機能を付与させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような多軸機能を
有するロボットにおいては、従来ロボットアームの先端
の手首部に取付けられる溶接ガンを駆動するために手首
部駆動装置を、ロボットアームの後端部に配置するよう
にしている。図６は従来使用されている多軸ロボットの
一例を示す図であり、この図に示すように、手首部１を
駆動するための手首用モータ２をアーム３の後端部に装
着し、この手首用モータ２の動力を、アーム３内に組込
まれたシャフトによって手首部１まで伝達するようにし
ている。このように、アーム３の先端部に位置する手首
部１の駆動のために、アーム３の後端部にモータ２を取
付けるようにしたのは、手首部１内に駆動用モータを内
蔵させると、この駆動モータにブレーキ部と減速機の部
分をも組付けざるを得ず、手首部１自体のサイズが大き
くなるためである。しかしながら、このようにアーム３
の後端部に手首用モータ２を取付けるようにすると、ア
ームが相互に折り曲がるように２つのアームで構成され
る場合には、折り曲げ自在に接合された軸部分を介して
手首部にまで動力を伝達させる必要があり、この軸部分
の軸周りが非常に大きくなるという問題点がある。

【０００４】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたものであり、手首部内にこれを駆動するための小
型の駆動装置を内蔵させ、手首部自体を大型化すること
なく、所望の作動を行ない得るようにすることを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、ロボットアームの先端にこれに対して回転
自在に装着された手首部と、当該手首部にこれに対して
回転自在に装着される作動部材とを有し、当該作動部材
が多数の軸数機能を有する多軸ロボットの手首駆動装置
において、前記アーム、前記手首部及び前記作動部材の
うち駆動側となった部材にモータを取付け、前記モータ
の主軸に装着された駆動側回転体と、前記アーム、前記
手首部及び前記作動部材のうち従動側となった部材に固
着された従動側中空回転体とにより減速機を形成し、当
該減速機の温度上昇を防止するファンを前記モータの主
軸に備え、前記従動側中空回転体を回転自在に支持する
軸受部材を、前記従動側中空回転体から軸方向にずれた
位置に設置してなる多軸ロボットの手首駆動装置であ
る。

【０００６】

【作用】減速機はモータの主軸に取付けられた駆動側回
転体と、従動側となる部材に固着された従動側中空回転
体とから形成されて中空構造となっており、従動側中空
回転体はこれに対して軸方向にずれた位置の軸受部材に
よってモータ側に回転自在に支持されている。これによ
り、中空減速機の支持部材を含めて、駆動装置の全体サ
イズを小型化し得ることが可能となり、ロボットのアー
ムこれに対して回転自在に装着される手首部、及びこの
手首部に対して回転自在に装着された作動部材例えばス
ポット溶接ガンを、これらの部材のうち駆動側となる部
材に取付けたモータによって、伝達部材を介することな
く、直接駆動することができる。減速機が小型化されて
も、そこで発生する熱は、モータの主軸に設けられたフ
ァンによって形成される冷却風によって確実に冷却され
る。

【０００７】

【実施例】以下、図示する本発明の一実施例に基いて本
発明を詳細に説明する。図１及び図２は本発明の手首駆
動装置が内蔵されたロボットの全体を示す図であり、図
３はこのロボットを用いて車体Ｗの車室内の種々の部位
に対するスポット溶接作業を行なっている状態を示す斜
視図である。

【０００８】図示するように、このロボット１０は、基
台１１に旋回軸Ｓ１軸方向に旋回自在に取付けられた旋
回台１２を有し、この旋回台１２には軸１３を中心に揺
動自在となった揺動アーム１４が取付けられ、リンク１
５を介してこの揺動アーム１４と平行となった揺動アー
ム１６が軸１３に連結されている。そして、これらの揺
動アーム１４、１６は矢印で示す揺動軸Ｓ２軸方向に揺
動するようになっており、これらの揺動アーム１４、１
６の先端にはこれらのアームによってＳ３軸方向に上下
動自在となったアーム１７が取付けられ、このアーム１
７にはＳ４軸方向に回転自在となった回転ロッド１８が
装着されている。また、この回転ロッド１８の先端に
は、Ｓ５軸方向に回動自在となったアーム１９が取付け
ら、更にこのアーム１９の先端にはＳ５´軸方向に回動
自在となったアーム２０が取付けられている。そして、
このアーム２０の先端に、Ｓ６軸方向に回転自在となっ
た手首部２１が取付けられ、この手首部２１はＳ６軸方
向に対して直角方向のＳ７軸方向に回転自在となってい
る。この手首部２１にはスポット溶接ガン２２がＳ８軸
方向に回転自在に取付けられている。

【０００９】前記Ｓ４軸とＳ５軸の機能つまり回転ロッ
ド１８の回転とアーム１９、２０の回転は、アーム１７
の後端部に取付けられたモータ２５によってなされ、ア
ーム２０の回転に前記モータ２５の駆動力を伝達するた
めに、両アーム１９、２０の回転調心軸に取付けられた
プーリーにはタイミングベルト２６が掛け渡されてい
る。一方、Ｓ６軸の機能つまり手首部２１を矢印Ｓ６軸
方向に回転させる機能は、アーム２０内に組込まれた駆
動装置によってなされる。同様に、Ｓ７軸及びＳ８軸の
機能は、手首部２１内に組込まれた駆動装置によって達
成されるようになっている。したがって、Ｓ６〜Ｓ８軸
の機能は、ロボット本体側に組込まれた駆動源から動力
を伝達することなく、直接駆動されるようになってい
る。

【００１０】図４はアーム部２０と手首部２１の内部構
造を示す断面図であり、この図は、手首部２１に取付け
られるスポット溶接ガン２２をＳ８軸方向に回転させる
ための駆動装置を示す。この駆動装置の詳細を示すと図
５の通りである。図５に示されるように、サーボモータ
３１はブレーキ部と一体となってハウジング内に設けら
れており、このハウジングには取付フランジ３２が固着
されている。モータハウジングの先端側から突出したモ
ータ主軸３３には駆動側回転体３４が取付けられ、この
回転体３４は、従動側の被駆動部材に取付けられた中空
の従動側回転体３５内に位置している。これらの両回転
体３４、３５の間には、可撓性の筒体３６が介在し、こ
の後端部は取付フランジ３２に固着されている。そし
て、これらの両回転体３４、３５と筒体３６によって、
中空形状の減速機３７が構成されている。この減速機３
７を冷却するために、モータ主軸３３には空気吸引穴３
８が形成され、モータ主軸３３に設けられたファン部材
３９の作用により、空気吸引穴３８から吸入された空気
は、モータハウジング内を通って、これに設けられた放
熱穴４０から流出する。これにより、減速機３７内の温
度上昇が抑制される。

【００１１】中空の従動側回転体３５を回転自在に支持
するために、これと一体となった内側環状体４１と、取
付フランジ３２に一体となった外側環状体４２との間に
は、筒体３６の外方に位置させてクロスローラベアリン
グ４３が組込まれている。これにより、モータハウジン
グ自体の外径を大きくすることなく、モータ主軸３３の
回転を所定の低速度に減速した後に、被駆動部材に回転
を伝達することができる。また、サーボモータ３１と減
速機３７等を含めて、これら全体が図５に示されるよう
に、ユニット化されることになり、部品の故障時には、
ユニット全体を交換することによって、メインテナンス
が容易となる。また、このユニットは、Ｓ６軸、Ｓ７軸
及びＳ８軸の駆動についてほぼ同様の構造となってお
り、同一のユニットを何れの部分に対しても装着するこ
とができる。つまり、Ｓ６軸の駆動は、手首部２１に対
して駆動側部材となるアーム２０にモータ３１を取付
け、従動側の中空回転体３５を手首部２１に固着するこ
とによってなされる。同様に、作動部材としてのスポッ
ト溶接ガン２２は、手首部２１に対して従動側部材とな
っており、駆動側となる手首部２１に取付けられたモー
タ３１により、スポット溶接ガン２２に固着された中空
回転体３５を駆動することによりなされる。更に、Ｓ７
軸の機能も同様にして得られる。図４に示されるよう
に、Ｓ７軸方向の回転中心軸４５は、外側回転体３５の
回転中心つまりモータ主軸３３の回転中心に対して、９
０°位相がずれると共に、交差せずにずれている。した
がって、この部分の構造が簡単となり、駆動装置は小型
となる。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ロボッ
トにアームに回転自在に取付けられる手首部と、この手
首部に回転自在に取付けられるスポット溶接ガンのよう
な作動部材とをそれぞれ、これらの部材のうち駆動側と
なる部材に取付けられたモータと中空の減速機とにより
なる小型の駆動装置により、伝達部材を介することなく
直接回転駆動することができるので、これらの部材を駆
動するための装置が大型とならず、従来の同様な軸数機
能を小型のロボットにより得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の一実施例に係る多軸ロボットの手首
駆動装置が組込まれたロボットを示す正面図、

【図２】は図１の斜視図、

【図３】は図１及び図２に示されたロボットにより車体
の溶接作業を行なっている状態を示す斜視図、

【図４】はロボットの手首部の内部構造を示す断面図、

【図５】は図４に示された駆動装置の拡大図、

【図６】は従来の多軸ロボットを示す正面図である。

【符号の説明】

２０…ロボットアーム、２１…手首部、２２…スポット
溶接ガン、３１…サーボモータ、３２…取付フランジ、
３３…モータ主軸、３４…駆動側回転体、３５…従動側
回転体、３７…減速機、３８…空気吸入穴、３９…ファ
ン、４０…放熱穴、４３…軸受。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットアームの先端にこれに対して回
転自在に装着された手首部と、当該手首部にこれに対し
て回転自在に装着される作動部材とを有し、当該作動部
材が多数の軸数機能を有する多軸ロボットの手首駆動装
置において、前記アーム、前記手首部及び前記作動部材
のうち駆動側となった部材にモータを取付け、前記モー
タの主軸に装着された駆動側回転体と、前記アーム、前
記手首部及び前記作動部材のうち従動側となった部材に
固着された従動側中空回転体とにより減速機を形成し、
当該減速機の温度上昇を防止するファンを前記モータの
主軸に備え、前記従動側中空回転体を回転自在に支持す
る軸受部材を、前記従動側中空回転体から軸方向にずれ
た位置に設置してなる多軸ロボットの手首駆動装置。