JPH01103285A

JPH01103285A - 物体の案内装置

Info

Publication number: JPH01103285A
Application number: JP63235103A
Authority: JP
Inventors: Patrick Durand; パトリック・デュラン; Francois Viette; フランソワ・ヴィエット; Alain Riwan; アラン・リワン
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1988-09-21
Publication date: 1989-04-20
Also published as: FR2620837B1; EP0309329A1; FR2620837A1; DE3863734D1; US4900997A; EP0309329B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野本発明は、それぞれが、２つの軸線の１つの軸線まわり
に、互いに結合されずに、物体を回転駆動する２つのモ
ータによって２つの回転軸線まわりに物体を案内する装
置に関する。

とくに、本発明はロボットの手首関節として適用できる
。

発明の背景既知のシステムの欠点の１つは、連結された運動を含む
こと、すなわち１つの軸線まわりに回転する手首の他側
に物体を配置させた状態で他方の軸線まわりにこの物体
を別に回転することを含み、この欠点は望ましくなく、
改善を要することである。

第１図に示された既知のシステムによれば、物体Ａは、
支持部材Ｓ１実際にはロボットの前腕、内に装着された
２つのモータＭ　およびＭ２によって２つの軸［Ｒおよ
びＲ２まわりに案内される。

２つのモータＭ　およびＭ２の軸は、軸線Ｒ２に対して
垂直である。第１モータＭ１の軸は、自身が第２円錐歯
車７と係合している第１円錐歯車６と係合している第１
円錐歯車５を末端に具備し、第１円錐歯車６の回転軸線
は、軸線Ｒ１と合致している。この歯車伝動機構によっ
て、二重９０″伝動が得られ、物体Ａは第２円錐歯車に
よって回転しかつ回転軸線Ｒ１を具体化する軸８の先端
に固定される。

第２モータＭ２の軸は、第２６１ｉ１車９を末端に具備
し、すなわち、この歯車は平歯車でかつ第１モータＭ１
の軸まわりで回転しかつそれ自身が第４円錐歯車１２と
係合している第３円錐歯車１１に連結されているピニオ
ンｌＯと係合している。このようにして９０″伝動が得
られ、支持部材Ｓの軸受１５内で回転しかつ第２円錐歯
車６を支持する軸１４によって具体化された第４円錐歯
車１２の回転軸線は、軸線Ｒ２である。

第４円錐歯車１２とその軸１４は、フォーク形接手Ｃの
一体部分を形成し、このＣ形接手は、さらに一方の末端
で前記第４歯車１２に結合されかつその他方の末端で枢
軸１７によって軸１４の延長部の内側に末端をおき、か
つ支持部材Ｓの内側に配設された軸受１８内で（同様に
軸線Ｒ２まわりに）回転するクランプ１Ｂを含む。物体
Ａが取りつけられた軸８は、クランプ１Ｂの内側に配設
された軸受１３によって支持されている。

軸線Ｒ１まわりの物体Ａの回転は、円錐歯車５、および
第１および第２円錐歯車６および７によって構成さ゛れ
た伝動装置を駆動するモータＭ１の回転によって起こる
。従って、フォーク形接千〇は、不動状態を保ち、この
場合、運動の非連結性が効果的に存在する。

しかし、モータＭ２が始動されると、フォーク形接手Ｃ
−従って物体Ａ−の、平歯車９、歯車ｌＯおよび、第３
および第４円錐歯車１１および１２から成る機械的伝動
装置の駆動によって生じた軸線Ｒ２まわりの回転は、ク
ランプ１Ｂの突出による、物体Ａ１軸８および第２円錐
歯車７の移動によって達成される。第１円錐歯車６が不
動状態を保つから、第２円錐歯車は回転し二軸１ＪＲ２
まわりの回転は軸線Ｒ１まわりの望ましくない回転を附
随させ、これは第１モータＭ１の助けを借りて修正する
必要がある。

回転運動の分離は、このように単に部分的である。これ
は、ロボットの動作のために一連の複雑な方法を生ぜし
め、これはとくに、迅速な反復動作が要求される場合、
組立ライン上の製造機械に制約を加える。

この形式の装置をさらに詳細な説明を行うために、フラ
ンス特許２，５０４．０５１が参照できる。

さらに、モータＭｌがクランプＣ上に配設された装置が
ある。歯車５，６および７から成る伝動装置は、具備さ
れていないシこの構想は、回転の分離は可能になるが、
フォーク形接手の重量が増大し、これによってその運動
の速度と機械を損なわせる。このような装置は、ヨーロ
ッパ特許０．１７８．８２０および米国特許４，０７３
．２０１に開示されている。

発明の要約本発明は、物体Ａを回転するために軸線Ｒ１およびＲ２
の唯１つのまわりにのみ各モータを回転させるように、
この２−モータ装備の被伝動装置を別個に配置した装置
を提供する。

本発明によれば、第１モータＭ１は支持部材Ｓには取り
つけられておらずに、第２モータＭ２の機械的伝動装置
に取りつけられ、これによって、第２モータの始動によ
って機械的伝動装置を回転し、この伝動装置は任意の、
所与の時点で、軸線Ｒ２まわりのフォーク形接手Ｃの回
転によって引起こされた軸線Ｒ１まわりの物体の回転を
精密に修正する。

さらに詳しく述べれば、本発明は、フォーク形接乎上の
第１軸線まわりに回転しかつ物体と一体に構成された軸
に、第１伝動装置によってリンク結合されたロータと、
ステータから成る第１モータと、第２伝動装置によって
第２軸線まわりのフォーク形接手の回転を制御する第２
モータとを含み、かつ第２モータとステータ間にリンク
を含み、それにより第２モータが発動されたときステー
タとロータを同時回転させ、さらに、これらの伝動装置
が、第１モータによって第２モータから上記のようにし
て得られた軸の回転が、第２伝動装置によって第２モー
タのこの同一作用の効果を受けてフォーク形接手の回転
に随従する第１伝動装置上の軸の移動によって生じた方
向と反対でかつ等しいように配置された、物体の案内装
置に関する。

成る特定の実施例においては、これらのモータは同一の
回転軸線に従って回転し、装置の慣性を実質的に減少さ
せることができるように構成されている。

伝動装置が歯車伝動装置から成る場合、実施例の１つの
特定態様は、この歯車伝動装置がそれぞれ噛み合ってい
る２つの歯車を含み、第１伝動装置の歯車はそれぞれ第
１モータとフォーク形接手の回転軸線に連結され、第２
伝動装置の歯車はそれぞれロータに連結されかつフォー
ク形接手の回転軸線まわりに回転し、さらに第１と第２
の歯車の歯数の比は２つの伝動装置に関して等しい。

本発明を限定するものではない実施例について、対画を
参照して、以下に本発明を説明する。

第１図における参照文字で示された対象物は第２図にお
いても見られる。

キ一連結リンクによって、第２モータＭ２軸２０は、一
般に小型の、円筒形胴部材２２に螺接されかつ玉軸受２
３によって囲んでいる支持部材Ｓによって支持された中
空スリーブ２１を回転駆動する。小型胴部材２２は内側
面にモータＭ１のステータ２４を具備している。１本発
明により小型胴部材２２の回転に対陽するステータ２４
は、支持部材Ｓ上に配置された円形導体上を摺動するブ
ラシ４■；よって給電される。わずかに小さい回転間隙
を設けるだけで、ステータ２４に給電するのに十分な長
さの自由長をもつ可撓電線を用いることができる。モー
タＭ１の軸２０と同軸の延長軸２５は、キーによって結
合された小型胴部材２２によってモータと一体に構成さ
れ、９０１′伝動装置を形成するために第２円錐歯車と
係合する第２モータＭ２から隔たったその末端に第１円
錐歯車２Ｂを担持している。

第２円錐歯車２７は、軸線Ｒ２の軸２８と一体に構成さ
れ、軸上にプレスはめされている。軸２８は、２つの玉
軸受３０．３０’の内側リング上にそれぞれ支持された
外側面をもつ２つのリング２９．２９’をその末端に具
備し；それらの外側リングは、円形心合せ装置３３によ
って支持部材Ｓ上に螺接されかつ心合せされたクラウン
の形状に部材３２内に穿設された２つの軸受３１，３１
′メ内側に維持されている。この軸受ｇｏ、　ａｏ′お
よび従って軸２８は、軸受８１、３１’内に囲うように
クラウン部材３２に螺接された２つの端板３４．３４’
によって移動維持されている。

フォーク形接手Ｃは、第２円錐歯車２７に（少くとも１
つのスクリュー３５によって）第２円錐歯車２７に螺接
されかつ従って、後述するように物体Ａを駆動する軸線
に２まわりにそれと共に回転移動する。

第１モーターＭ、のロータ５０は、ステータｚ４と同心
で、これに向って突出している。ロータは第３円錐歯車
５１の軸５２によって支持され、その上に心合せされ；
軸５２の２つの部分５５および５８に埋込まれた２つの
肩部分５３と５４間で軸方向に維持され、これらは螺接
によって組付けられ；第１部分５５は第３円錐歯車５１
を担持し、かつ第２部分５Ｂは止め部分を形成している
。

第３円錐歯車５１は、第１円錐歯車２Ｂと同じ回転軸線
をもち、かつそれらの各軸５２および２５は、玉軸受５
７によって心合せられその外側および内側リングはそれ
ぞれこれら２つの軸と接触され、外側リングは２つの部
分５５と５６の肩部５８と５９間で軸方向に阻止され、
かつ内側リングは幀２５の肩部００と当接停止され、軸
２５上にこの内側リングが固着されている。

他の２つの玉軸受６１と８２は、支持部材Ｓの内側の円
筒形軸受Ｂ３と第３円錐歯車５１の軸５２の第１部分５
５との間に配置され；それらの間隔は軸５２の第１部分
５５に配設された間隔スリーブ６４により、およびそれ
らの軸方向位置は軸受Ｂ３の停止部分Ｂ５１；よって調
節される。ころ軸受６１およびＢ２のリングは、固着さ
れている。

この構造は、第１および第３円錐歯車２６および５１の
軸方向の位置が、ロータ５０の位置と同様に、完全に規
定されかつしくじりな〈実施されることを意味する。ス
テータ２４の軸方向位置決めは、ころ軸受２３およびこ
ろ軸受（不図示）を具備したモータＭ２の軸２０によっ
て保証され、その外側リングは支持部材Ｓ内に固着され
かつ小型胴部材２２およびこの部分に螺接されたナツト
６９それぞれに対陽する２つの肩部６７および８８商に
その内側リングがくさび嵌められるとき支持部材の肩部
６Ｂと当接停止される。

第１および第３円錐歯車２Ｂおよび５１は、この装置の
スペース上の要求を限定するために、同軸かつ隣接され
、それらは接触状態にはなく、かつそれらの回転は独立
である。

第３円錐歯車５１は、回転軸線Ｒ２の第４円錐歯車７０
と係合し、これは第２円錐歯車２７から延びる軸４０ま
わりに弛く取りつけられかつ前記第２円錐歯車２７とフ
ォーク形接手Ｃ間で僅かの間隙をもって軸方向に維持さ
れている。僅かな摩擦またはこずれを保つために図示の
ような平滑軸受が提供されている。

第４円錐歯車７０は、９０°伝動手段を提供する第５円
錐歯車７１と係合し二軸７２で具体化されている第５円
錐歯車７１の回転軸線はＲ１である。物体Ａは軸７２と
一体の板７３に固定されている。複列ボール７４をもつ
ころ軸受が軸７２とフォーク形接手Ｃの内孔７５との間
に挿設されている。

最後に、本装置の作用を述べる。

軸線Ｒ１まわりに物体Ａを配向するために、モータＭ１
が始動され：ステータ２４は不動状態を保ち、ロータ５
０は回転して第３．第４および第５円錐歯車５１．７０
および７１ならびに板７３を順次に回転駆動する。装置
のこの他の部分、とくにフォーク形接手Ｃは不動状態を
維持する。これによって２方向駆動の不連動が実施され
る。

軸線Ｒ２まわりに物体Ａを配向するために、第２モータ
Ｍ２が始動されると、モータは第１および第２円錐歯車
２Ｂおよび２７、フォーク形接手Ｃおよび最後に物体Ａ
を駆動する。モータＭ２はさらに小型胴部材２２および
第１モータＭ１のステータ２４を回転駆動する。

ステータ２４とロータ５０との磁気結合は、それらが相
対運動を伴わずに−しょに回転することを意味し、第３
．第４および第５円錐歯車５１．７０および７１も駆動
される。

いま、歯車の歯数をｄｌその回転角を相互に正方向（た
とえば、すべての歯車の回転軸線に共通な点Ｑに位置し
た観測者によって見られた三角法方向）をθとする。

もし第１歯車２Ｂが＋２６＠の角θを回転すると、第２
歯車２７およびフォーク形接手Ｃは角Ｂ２７−−θ２Ｂ
”２８／ｄ２□）だけ回転する。もし第４歯車７０が不
動状態にあれば、第５歯車７１はθ７□−＜　ｄｒｏ／
　ａ　ｙ□）Ｂ２７の角を回転されるであろう。

しかし、第３歯車５１はＢ５、諷θ２６だけ角回転され
、かつ第５歯車７１の一層の回転と同様に、第４１車７
０の回転が推測され、これらの回転角はそれぞれ０７Ｇ
”　（ｄ５１”　ＴＯ）Ｂ５１およびθ　７１−−　（
ｄ　、ｏ／　ｄ　７．）θ７ｏである。

θ７１＋θ′７１ｓｌｌＩＯとなることが望まれる。こ
の状態は、既述の実施態様において、ｄ５□／ｄｙｏ”
’　２８”　２７’と等価であり、すなわち、まず第１
と第２歯車２Ｂと２７間の歯数比、次に第３と第４歯車
５１と７０間の歯数比が同じであることを直接に意味す
る。第５歯車７Ｉの歯数は重要でない。

この状態は、完全な分離動作を可能にし、第２モータＭ
　は、この場合、単に、軸線Ｒ２まわりの物体Ａの回転
を制御するのみに用いられる。

第３図は、成る１つの適用例であるが、必ずしもこれに
限るものではない。ロボット８０は、その先端に設けら
れた支持部材Ｓをもつ回転アーム８１を有している。こ
の特許の明細書に記載された装置は、ロボット８０の手
首Ｐと称するものを構成する。配向される物体Ａはクラ
ンプ８２のような工具である。

当業者は、本発明の要旨から逸脱することなく、とくに
、運動伝達連動機構の配置および構成に関して、既述の
実施例に多くの改良を施すことができることが明らかで
ある。しかし、本装置の回転慣性を制限するために、第
１モータＭ１を第２モータＭ２と同軸に配設することが
好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１Ｆｌ！：Ｊは、既述の、従来技術による一実施例の
概要図で、その利点を示し、第２図は、本発明の装置の実施例の一態様を示し、第３図は、本発明の一適用例を示す。図中の符号、２０・・・軸、　　　　　　　　　２１・・・スリーブ
、２２・・・胴部材、　　　　　　２３・・・玉軸受、
２４・・・ステータ、　　　　　２５・・・延長軸、２
Ｂ・・・第１円錐歯車、２７・・・第２円錐歯車、２８
・・・軸、　　　　　　　　　２９．２９’　・・・リ
ング、ａＯ，ｇｏ’・・・玉軸受、　　　３１．３１’
・・・軸　受、３２・・・クラウン部分、　　　３３・
・・円形心合せ装置、３４、３４’　・・・端　板、３
５・・・スクリュー、４０・・・軸、　　　　　　　　
　４１・・・ブラシ、４２・・・導　体、　　　　　　
４３・・・′Ｉｔｉ　　線、５０・・・ロータ、５１・
・・第３円錐歯車、５２・・・軸、　　　　　　　　５
８．５４・・・肩　部、５５、５８・・・軸部分、　　
　　５７・・・玉軸受、５ｇ、　５９・・・肩　部、　
　　　６ｏ・・・肩　部、８１、８２・・・玉軸受、　
　　　６３・・・円筒状軸受、６４・・・間隔スリーブ
、　　　６５・・・停止部、６Ｇ・・・肩　部、　　　
　　　８７．６８・・・肩　部、６９・・・ナツト、　
　　　　　　７ｏ・・・第４円錐歯車、７１・・・第５
円錐歯車、　　　７２・・・軸、７３・・・板、　　　
　　　　　７４・・・ボール、７５・・・内　孔、８ｏ
・・・ロボット、８１・・・回転アーム、８２・・・ク
ランプ、Ａ・・・物　体、　　　　　　Ｃ・・・フォー
ク形接手、Ｍｌ・・・第１モータ、　　　Ｍ２・・・１
８２％−９、Ｒ・・・第１回転軸線、　　Ｒ２・・・第
２回転軸線、Ｓ・・・支持部材、を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１、ステータと、フォーク形接手上の第１軸線まわりに
物体と一体に回転する軸に第１伝動装置によって連結さ
れたロータから成る第１モータと、第２伝動装置によっ
て第２軸線まわりにフォーク形接手の第２軸線まわりの
回転を制御する第２モータとを含み、第２モータが作動されたとき、ステータとロータを共に
回転させるため、第２モータとステータ間に配設された
連結手段を含み、かつ前記伝動装置が、第１モータによって第２モータから生
ぜしめられた軸の回転が、第２伝動装置によって第２モ
ータの同一作用の下でフォーク形接手の回転に附随する
第１伝動装置上の軸の移動によって生ぜしめられた方向
とは反対方向にかつ等しい回転をもつように配置されて
いる物体の案内装置。２、前記伝動装置が、歯車伝動手段である請求項１記載
の装置。３、ステータが第２モータと回転的に固定され、かつ第
１および第２モータが同一軸線に沿って回転する請求項
２記載の装置。４、伝動装置がそれぞれ、係合した２つの歯車を含み、
第１伝動装置の歯車がそれぞれ第１モータおよびフォー
ク形接手の回転軸線と連結され、第２伝動装置の歯車が
それぞれ、ロータに連結されかつフォーク形接手の回転
軸線まわりに回転され、かつ第１および第２歯車の歯数の比が２つの伝動装置に関し
て等しい請求項３記載の物体の案内装置。