JP4660350B2 - Industrial robot arm mechanism - Google Patents

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Description

本発明は、液晶パネル用ガラス基盤等の搬送物を搬送するための産業用ロボットのアーム機構に関する。   The present invention relates to an arm mechanism of an industrial robot for transporting a transported object such as a glass substrate for a liquid crystal panel.
工場では物品搬送用に産業用ロボットの導入が進んでいる。この種の産業用ロボットは、搬送物を直線移動させるリンク機構をもつ多関節アームを備えている。ワーク搬送用の産業用ロボットの従来技術として、膝折れ型の脚部にアームベース13を介してアーム機構が水平な姿勢で配設されているものがある(特許文献1)。   In factories, industrial robots are being introduced to transport goods. This type of industrial robot includes an articulated arm having a link mechanism for linearly moving a conveyed product. As a prior art of an industrial robot for workpiece transfer, there is one in which an arm mechanism is disposed in a horizontal posture through an arm base 13 on a knee-folded leg (Patent Document 1).
図2は、ワーク搬送用産業ロボットに用いられるアーム機構の従来技術を示す(特許文献2)。このアーム機構は、第1アーム2と第2アーム3とからなる多関節アームである。第1アーム2はベース1に第1減速機11aを介して連結され、第2アーム3は、第1アーム2の先端に第2減速機12aを介して連結され、それぞれ水平面上を回動するように構成されている。このアーム機構ではワークは第2アーム3の先端部に第3減速機13aを介して連結されたハンド4により保持される。図示しない駆動モータで第1アーム2が回動すると、第1アーム2に連動して第2アーム3が倍速で回動し、ハンド4が直線上を動くように構成されている。   FIG. 2 shows a prior art of an arm mechanism used for an industrial robot for workpiece transfer (Patent Document 2). This arm mechanism is an articulated arm composed of a first arm 2 and a second arm 3. The first arm 2 is connected to the base 1 via the first speed reducer 11a, and the second arm 3 is connected to the tip of the first arm 2 via the second speed reducer 12a, and each rotates on a horizontal plane. It is configured as follows. In this arm mechanism, the work is held by the hand 4 connected to the tip of the second arm 3 via the third speed reducer 13a. When the first arm 2 is rotated by a drive motor (not shown), the second arm 3 is rotated at a double speed in conjunction with the first arm 2 so that the hand 4 moves on a straight line.
このようなワーク搬送用の産業ロボットでは、アーム機構には、減速機とプーリー、タイミングベルトなどの伝動機構が内蔵されており、第1アーム2と第2アーム3とを連動させている。
特開2000−24966号公報 特開平9−317846号公報
In such an industrial robot for transporting workpieces, the arm mechanism incorporates a transmission mechanism such as a speed reducer, a pulley, and a timing belt, and the first arm 2 and the second arm 3 are interlocked.
JP 2000-24966 A JP-A-9-317846
従来、この種のアーム機構では、第1アーム2、第2アーム3、ハンド4を減速して回動させる減速機11a、12a、13aと、動力を伝えるプーリを組み合わせる必要から、減速機の出力軸11c、12c、13cを中空軸として、この中空軸にプーリ軸を同軸に通す多重軸構造が採用されることがある。
このため、プーリ軸に軸径に制限があり、十分な強度を有する軸にすることができないという制約があり、プーリの取付強度不足に起因してアーム動作が不安定となるという問題があった。
Conventionally, in this type of arm mechanism, it is necessary to combine speed reducers 11a, 12a, and 13a that decelerate and rotate the first arm 2, the second arm 3, and the hand 4, and pulleys that transmit power. A multi-shaft structure in which the shafts 11c, 12c, and 13c are hollow shafts and a pulley shaft is coaxially passed through the hollow shafts may be employed.
For this reason, the shaft diameter of the pulley shaft is limited, there is a restriction that it cannot be a shaft having sufficient strength, and there is a problem that the arm operation becomes unstable due to insufficient installation strength of the pulley. .
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、プーリ軸の剛性とプーリの取付強度を高め、アームの動作安定性を格段に向上できるようにした産業用ロボットのアーム機構を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art, increase the rigidity of the pulley shaft and the attachment strength of the pulley, and improve the arm operation stability significantly. Is to provide.
前記の目的を達成するために、本発明は、産業用ロボットのアーム機構に駆動モータの回転を伝達するベルト伝動機構を収容する固定部と、前記固定部に一端部が回動自在に連結された第1のアームと、前記第1のアームの他端部に回動自在に連結され、前記第1アームと同一のアーム長を有する第2のアームと、前記ベルト伝動機構のプーリが取り付けられた中空の入力軸と、前記第1アームに減速した回転を伝える中空の出力軸と、を有し、前記固定部に固定された減速機と、前記第2アームの先端部が直線上を運動するように前記第1アームに連動させて該第2アームを回動させる倍速伝達機構と、を備え、前記倍速伝達機構を構成するプーリを、前記固定部に取り付けられかつ前記減速機の本体よりも大きな内径を有し該減速機を内包する短円筒状の円筒支持部材に取り付けたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention includes a fixing portion that houses a belt transmission mechanism that transmits rotation of a drive motor to an arm mechanism of an industrial robot, and one end portion rotatably connected to the fixing portion. A first arm, a second arm rotatably connected to the other end of the first arm and having the same arm length as the first arm, and a pulley of the belt transmission mechanism. A hollow input shaft and a hollow output shaft that transmits the reduced speed rotation to the first arm, and the speed reducer fixed to the fixed portion and the tip of the second arm move on a straight line A double-speed transmission mechanism that rotates the second arm in conjunction with the first arm, and a pulley that constitutes the double-speed transmission mechanism is attached to the fixed portion and from the main body of the speed reducer containing the reducer also has a larger inner diameter It is characterized by being attached to a short cylindrical cylindrical support member .
本発明では、前記円筒支持部材は、前記減速機と同軸に前記固定部に固定され、軸受を介して前記第1アームを支持する円筒支持部材から構成することができる。 In this invention, the said cylindrical support member can be comprised from the cylindrical support member fixed to the said fixing | fixed part coaxially with the said reduction gear, and supporting the said 1st arm via a bearing.
また、前記倍速伝達機構は、前記円筒支持部材に固定された第1のプーリと、前記第2アームの回転軸に固定された第2のプーリの歯数比が2:1のプーリ間にタイミングベルトが巻き掛けられた伝動機構から構成することができる。 Further, the double-speed transmission mechanism, said cylinder and first pulley which is fixed to the support member, the gear ratio of the second pulley fixed to the rotating shaft of the second arm 2: Timing between 1 pulley It can be composed of a transmission mechanism around which a belt is wound.
本発明によれば、プーリ軸の剛性とプーリの取付強度を高め、アームの動作安定性を格段に向上することができる。   According to the present invention, the rigidity of the pulley shaft and the attachment strength of the pulley can be increased, and the operation stability of the arm can be remarkably improved.
以下、本発明による産業用ロボットのアーム機構の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態による産業用ロボットのアーム機構を示す縦断面図である。図1において、参照番号20は、アーム機構の全体を示し、参照番号21は、アーム機構20をロボットに取り付けるための固定部を示す。この固定部21は、図2に示したようなロボットの上下移動機構に固定されている。アーム機構20は、第1アーム22と第2アーム23を有する多関節アームである。この実施形態では、第1アーム22と第2アーム23は、共に同一のアーム長を有するアームであり、水平面上を回転するようになっている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an arm mechanism for an industrial robot according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an arm mechanism of an industrial robot according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 20 indicates the entire arm mechanism, and reference numeral 21 indicates a fixing portion for attaching the arm mechanism 20 to the robot. The fixing portion 21 is fixed to a vertical movement mechanism of the robot as shown in FIG. The arm mechanism 20 is an articulated arm having a first arm 22 and a second arm 23. In this embodiment, the first arm 22 and the second arm 23 are both arms having the same arm length, and rotate on a horizontal plane.
固定部21には、取付穴24が形成されており、この取付穴24に嵌め込むようにして減速機25が取り付けられいる。そして、固定部21の内部には、図示しない駆動モータから減速機25に回転を伝えるベルト伝動機構が収容されている。減速機25の入力軸26にはプーリ27が軸着されており、このプーリ27には、タイミングベルト28が巻き掛けられている。なお、減速機25は、入力軸2、出力軸29ともに中空の軸が用いられている。 An attachment hole 24 is formed in the fixed portion 21, and a speed reducer 25 is attached so as to fit into the attachment hole 24. A belt transmission mechanism that transmits rotation from a drive motor (not shown) to the speed reducer 25 is accommodated in the fixed portion 21. A pulley 27 is attached to the input shaft 26 of the speed reducer 25, and a timing belt 28 is wound around the pulley 27. The reduction gear 25 uses hollow shafts for both the input shaft 2 6 and the output shaft 29.
第1アーム22の基端部にはボス部22aが形成され、減速機25の出力軸29には、第1アーム22のボス部22aが固定されている。第1アーム22が減速機25により減速された回転速度で回動すると、この回転は以下のように構成される倍速伝達機構により第2アーム23に伝達される。   A boss portion 22 a is formed at the base end portion of the first arm 22, and the boss portion 22 a of the first arm 22 is fixed to the output shaft 29 of the speed reducer 25. When the first arm 22 rotates at the rotational speed decelerated by the speed reducer 25, this rotation is transmitted to the second arm 23 by a double speed transmission mechanism configured as follows.
この倍速伝達機構は、第1アーム22と第2アーム23とともに、第2アーム23の先端部を同一直線上で運動させる直線運動リンク機構を構成するもので、前記第1アーム22に連動させて該第2アーム23を倍速で回動させる。   This double speed transmission mechanism, together with the first arm 22 and the second arm 23, constitutes a linear motion link mechanism that moves the tip of the second arm 23 on the same straight line. The second arm 23 is rotated at a double speed.
この倍速伝達機構は、駆動側のプーリ30と、被動側のプーリ31と、これらのプーリ30、31の間に巻き掛けられているタイミングベルト32と、から構成されている。なお、プーリ30とプーリ31の歯数比は2:1である。   The double speed transmission mechanism includes a driving pulley 30, a driven pulley 31, and a timing belt 32 wound between the pulleys 30 and 31. The gear ratio between the pulley 30 and the pulley 31 is 2: 1.
この実施形態では、プーリ30を取り付けるための部材として、減速機25を内包する中空構造部である円筒支持部材33が用いられている。この円筒支持部材33は、減速機25の外径よりも大きな内径を有し十分な強度をもった短円筒状の部材であって、減速機25と同軸に固定部21に取り付けられている。この円筒支持部材33には、プーリ30が固定されるととともに、第1アーム22のボス部22aを支持する軸受34が取り付けられている。   In this embodiment, as a member for attaching the pulley 30, a cylindrical support member 33, which is a hollow structure part including the speed reducer 25, is used. The cylindrical support member 33 is a short cylindrical member having an inner diameter larger than the outer diameter of the speed reducer 25 and sufficient strength, and is attached to the fixed portion 21 coaxially with the speed reducer 25. A pulley 34 is fixed to the cylindrical support member 33, and a bearing 34 that supports the boss portion 22 a of the first arm 22 is attached to the cylindrical support member 33.
他方、倍速伝達機構を構成する被動側のプーリ31は、回転軸35の一端に固定されている。この回転軸35の他端には、第2アーム23のボス部23aが連結されている。そして、回転軸35の外径よりも大きな内径を有する短円筒状の円筒支持部材37が第1アーム22の先端に固定されており、この円筒支持部材37にはプーリ3が取り付けられている。第2アーム23の回転軸35は、軸受38によって支持されている。このプーリ3には軸受39が取り付けられ、第2アーム23のボス部36はプーリ3と一体的の軸受39によって支持されている。プーリ3には、ベルト40が巻き掛けられており、この実施形態では、例えば、第2アーム23の先端部に取り付けられた図示しないフォークの向きを一定に保つ伝動機構を構成している。 On the other hand, the driven pulley 31 constituting the double speed transmission mechanism is fixed to one end of the rotating shaft 35. A boss portion 23 a of the second arm 23 is connected to the other end of the rotating shaft 35. The short cylindrical cylinder support member 37 having an inner diameter larger than the outer diameter of the rotary shaft 35 is fixed to the distal end of the first arm 22, this cylindrical support member 37 has pulley 3 9 is attached . The rotation shaft 35 of the second arm 23 is supported by a bearing 38. The pulley 3 9 bearing 39 a is attached to the boss portion 36 of the second arm 23 is supported by the pulley 3 9 integrally bearing 39. The pulley 3 9, and is wound around the belt 40, in this embodiment, for example, the orientation of the fork (not shown) attached to the distal end of the second arm 23 constitute a transmission mechanism to keep constant.
本実施形態による産業用ロボットのアーム機構は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用について説明する。
図1において、図示しない駆動モータの回転がタイミングベルト28、プーリ27を介して減速機25の入力軸26に伝えられると、減速機25の出力軸29と一体に第1アーム22が回動する。このとき、プーリ30とプーリ31は歯数比は2:1になっている倍速伝達機構を構成し、第1アーム22と第2アーム23のアーム長は等しいので、第1アーム22の回転角度の2倍の角度を第2アーム23が回転して、第2アーム23の先端は常に同一直線上を移動することになる。
The arm mechanism of the industrial robot according to the present embodiment is configured as described above. Next, the operation thereof will be described.
In FIG. 1, when the rotation of a drive motor (not shown) is transmitted to the input shaft 26 of the speed reducer 25 via the timing belt 28 and the pulley 27, the first arm 22 rotates integrally with the output shaft 29 of the speed reducer 25. . At this time, the pulley 30 and the pulley 31 constitute a double speed transmission mechanism in which the gear ratio is 2: 1, and the arm lengths of the first arm 22 and the second arm 23 are equal. The second arm 23 rotates at an angle twice that of the second arm 23, and the tip of the second arm 23 always moves on the same straight line.
アーム機構20が作動している間、プーリ30およびその支持構造には、第2アーム23から先の機構の動きに伴って作用する反力が加わる。本実施形態では、プーリ30は、減速機25を内包する円筒支持部材33によって支持されており、この円筒支持部材33は、減速機25の外径よりも大きな内径をもつ短円筒状の部材であり固定部21と一体の固定構造物であるため、軸として十分な剛性と強度が確保され、反力の作用下であっても安定した動作が得られる。   While the arm mechanism 20 is operating, a reaction force acting on the pulley 30 and the support structure thereof from the second arm 23 in accordance with the movement of the previous mechanism is applied. In the present embodiment, the pulley 30 is supported by a cylindrical support member 33 that encloses the speed reducer 25, and this cylindrical support member 33 is a short cylindrical member having an inner diameter larger than the outer diameter of the speed reducer 25. Since it is a fixed structure integrated with the fixed portion 21, sufficient rigidity and strength as a shaft are secured, and stable operation can be obtained even under reaction force.
また、円筒支持部材33の内側に減速機25全体がすっぽり収まるので、円筒支持部材33を短くして、固定部21の上面にできるだけ近づけるようにして、プーリ30の取付位置を低くすることできる。これにより、第1アーム22の高さをできるだけ低く抑えることができるようになる。   Further, since the entire speed reducer 25 fits inside the cylindrical support member 33, the mounting position of the pulley 30 can be lowered by shortening the cylindrical support member 33 as close as possible to the upper surface of the fixed portion 21. Thereby, the height of the first arm 22 can be suppressed as low as possible.
また、円筒支持部材33を用いてプーリ30を支持することにより、第1アーム22のボス部22aを軸受34により支持できる構造となるので、第1アーム22の支持構造に十分な剛性を確保することができる。   In addition, since the pulley 30 is supported using the cylindrical support member 33, the boss portion 22a of the first arm 22 can be supported by the bearing 34. Therefore, sufficient rigidity is ensured in the support structure of the first arm 22. be able to.
本実施形態によれば、減速機25を内包する円筒支持部材33を利用してプーリ30を取り付けた構造となっているので、減速機25の入力軸26、出力軸29は、従来のようにプーリ軸を通すために中空軸にしなくともよいはずであるが、本実施形態のように入力軸26、出力軸29に中空軸を用いることにより、必要なケーブル類41を通すガイドとして利用することができるようになる。 According to the present embodiment, since the pulley 30 is attached using the cylindrical support member 33 that encloses the speed reducer 25, the input shaft 26 and the output shaft 29 of the speed reducer 25 are the same as in the prior art. It should not be necessary to use a hollow shaft to pass the pulley shaft, but by using a hollow shaft for the input shaft 26 and the output shaft 29 as in this embodiment, it can be used as a guide for passing the necessary cables 41. Will be able to.
以上、本実施形態では、第1アーム22と固定部21の間に減速機25がある場合のプーリ30の取り付け構造について説明したが、固定部21と一体の中空構造部にプーリを取り付けるという考え方は、第1アーム22と第2アーム23の間で、第1アーム22を固定部とみて、プーリ3を固定する構造にも応用が可能である。この場合、円筒支持部材37が固定部と一体の中空構造部に相当する。円筒支持部材37を利用することにより、プーリ3の取り付け構造の剛性と強度が高まり動作安定性を確保することができる点は同じである。 As mentioned above, in this embodiment, although the attachment structure of the pulley 30 in case the reduction gear 25 exists between the 1st arm 22 and the fixing | fixed part 21, the idea of attaching a pulley to the hollow structure part integral with the fixing | fixed part 21 was demonstrated. is between the first arm 22 and second arm 23, the first arm 22 as viewed and the fixed portion, it is applicable also to a structure for fixing a pulley 3 9. In this case, the cylindrical support member 37 corresponds to a hollow structure portion integrated with the fixed portion. By utilizing the cylindrical support member 37, that it can be ensured the rigidity and strength is increased operation stability of the mounting structure of the pulley 3 9 are the same.
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、プーリとタイミングベルトからなる伝動機構に限らず、チェーン、歯車などを用いた伝動機構にも適用することができることはもちろんである。   The present invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, the present invention is not limited to a transmission mechanism including a pulley and a timing belt, but can be applied to a transmission mechanism using a chain, a gear, and the like. It is.
本発明による産業用ロボットの一実施形態を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the industrial robot by this invention. 従来の産業用ロボットを示す側面図。The side view which shows the conventional industrial robot.
符号の説明Explanation of symbols
20 アーム機構
21 固定部
22 第1アーム
23 第2アーム
25 減速機
26 入力軸
27 プーリ
28 タイミングベルト
29 出力軸
30 プーリ
31 プーリ
32 タイミングベルト
33 円筒支持部材
35 回転軸
37 円筒支持部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Arm mechanism 21 Fixed part 22 1st arm 23 2nd arm 25 Reduction gear 26 Input shaft 27 Pulley 28 Timing belt 29 Output shaft 30 Pulley 31 Pulley 32 Timing belt 33 Cylindrical support member 35 Rotating shaft 37 Cylindrical support member

Claims (4)

  1. 産業用ロボットのアーム機構に駆動モータの回転を伝達するベルト伝動機構を収容する固定部と、
    前記固定部に一端部が回動自在に連結された第1のアームと、
    前記第1のアームの他端部に回動自在に連結され、前記第1アームと同一のアーム長を有する第2のアームと、
    前記ベルト伝動機構のプーリが取り付けられた中空の入力軸と、前記第1アームに減速した回転を伝える中空の出力軸と、を有し、前記固定部に固定された減速機と、
    前記第2アームの先端部が直線上を運動するように前記第1アームに連動させて該第2アームを回動させる倍速伝達機構と、を備え、
    前記倍速伝達機構を構成するプーリを、前記固定部に取り付けられかつ前記減速機の本体よりも大きな内径を有し該減速機を内包する短円筒状の円筒支持部材に取り付けたことを特徴とする産業用ロボットのアーム機構。
    A fixing portion that houses a belt transmission mechanism that transmits rotation of a drive motor to an arm mechanism of an industrial robot;
    A first arm having one end rotatably connected to the fixed portion;
    A second arm rotatably connected to the other end of the first arm and having the same arm length as the first arm;
    A reduction gear fixed to the fixed portion, having a hollow input shaft to which a pulley of the belt transmission mechanism is attached, and a hollow output shaft for transmitting a reduced rotation to the first arm ;
    A double speed transmission mechanism that rotates the second arm in conjunction with the first arm so that the tip of the second arm moves on a straight line,
    The pulley constituting the double-speed transmission mechanism, characterized in that attached to the short cylindrical cylindrical support member which encloses the speed reducer has a larger inner diameter than the body of the attached and the reduction gear to the fixed part Industrial robot arm mechanism.
  2. 前記円筒支持部材は、前記減速機と同軸に前記固定部に固定され、軸受を介して前記第1アームを支持する円筒支持部材からなることを特徴とする請求項1に記載の産業用ロボットのアーム機構。 Said cylindrical support member is fixed to the fixing unit to the reduction gear coaxially through the bearing of the industrial robot according to claim 1, characterized in that it consists of a cylindrical support member for supporting the first arm Arm mechanism.
  3. 前記倍速伝達機構は、前記円筒支持部材に固定された第1のプーリと、前記第2アームの回転軸に固定された第2のプーリの歯数比が2:1のプーリ間にタイミングベルトが巻き掛けられた伝動機構からなることを特徴とする請求項1に記載の産業用ロボットのアーム機構。 The speed transmission mechanism includes a first pulley fixed to the cylindrical support member, the gear ratio of the second pulley fixed to the rotating shaft of the second arm 2: A timing belt between a pulley 2. The arm mechanism for an industrial robot according to claim 1, comprising a wound transmission mechanism.
  4. 前記減速機の入力軸および出力軸にはケーブル類挿通されることを特徴とする請求項1に記載の産業用ロボットのアーム機構。 Arm mechanism of the industrial robot according to claim 1, characterized in that the cables are inserted through the input shaft and the output shaft of the speed reducer.
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