JPH01146677A - 水平多関節ロボット - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は産業用ロボットの特に水平多関節ロボットに関
するものである。

従来の技術 近年、水平多関節系ロボットには高速化、教示の容易さ
等の要求が高まってきている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の水平多関節ロ
ボットの一例について説明する。第３図は従来の水平多
関節系ロボットの全体図、第４図は先端につけられてい
る回転・直進ユニットの概略図、第５．６図は、従来の
水平多関節系ロボットの動作を示した図である。第３図
において、１は第１アーム、２は第２アーム、３は先端
回転軸用モータ、４は回転軸用減速機、６は回転軸用伝
達山車、６は回転軸用プーリ、７は回転軸用ベルト、８
はボールスプライン・ナツト、９は先端直進軸用モータ
、１ｏは直進軸用プーリ、１１は直進軸用ぺ）Ｌｔ　）
、１２はボールネジナット、１３はネジスプライン軸、
１４は本体、１５はベアリンりである。第４図において
、７〜１３は第３図と同じであるが、１９は直進方向、
２ｏは回転方向、２１はボールネジ溝、２２はボールス
プライン溝２３はツールである。第６図において赤１　
ａ　＋　１　ｂは第１アーム、２ａ、２ｂは第２アーム
、１８ａ。

１８ｂはツールの方向を示した矢印、１９ａ。

１９ｂはツールと第２アームのなす角である。

以上のように４＃Ｐｔ成された従来の水平多関節系ロボ
ットについて、以下その動作について説明する。

まず、第４図は第３図の先端にと９つけられている回転
・直進ユニットをと９出した図であるが、ネジスプライ
ン軸１３を直進させたければ、ネジスプライン軸１３に
きられているポールネジ溝２１にら合しているボールネ
ジナット１２を伝達手段１１を用いて回転させればよい
。ただしこのとき、ネジスプライン軸１３にきられてい
るボールスプライン溝２２にかみ合っているボールスプ
ラインナツト８は回転を止めておき、ネジスプライン軸
１３の回り止めとしなくてはならない。次にネジスプラ
イン軸１３を回転させたければ、回転軸用ベルｌ−７を
介してボールスプラインナツト８を回転させる。このと
きボールネジナット１２が静止しているとネジスプライ
ン軸１３が回転しているため、ネジスプライン軸１３は
回転しながら直進してしまう。そこで、ボールスプライ
ンナツト８の回転をボールネジナット１２が行なわなく
てはならない。

ところで、ロボットに作業を教示する場合に、ダイレク
トティーチングと呼ばれる手法が便利であるのでよく用
いられる。これは、ロボットの各関節を動作させる゛ｔ
ｆｌ、動モータ全モータ状、Ｔルにして、人間がロボッ
トのアームを直接手で動作させ、作業点をロボットに教
える方法である。その際ロボットの先端にとりつけられ
たツールはロボットのアームが動いても同じ方向を向い
ていないと不便である。一般に水平多関節ロボットでは
第３図に示すように、先端の回転軸用モータ３をロボッ
トの静止節上におき、第１アーム及び第２アームの回転
中心に設けられた回転軸用プーリ６及び回転軸用ベルト
７を介して、ボールスプラインナツト８を駆動している
。このような構成にすると、第５図に示すように、第１
アーム１又は第２アーム２が動いても、２３のツールは
静止節に対して常に同じ方向に向くことができ、ティー
チング時に便利である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、ネジ軸とスプライ
ン軸が同容になっている上、ダイレクト・ティーチング
時に先端の回転軸の姿勢を一定に保つ為に回転軸の駆動
を根元に配置しているため、第１．第２アームを動かし
た時に、ネジ軸は先端にある回転軸用ボールスプライン
ナツトと共に、アームに対して回転してしまう。これは
、第６図においてツールと第２アームのなす角１９ａ、
１９ｂがアームの姿勢によって異なることをみれば明ら
かである。ネジ軸が回転しても、それにかみ合うボール
ネジナットが静止していると、先に説明したようにネジ
軸は直進運動をしてしまう。つまり、ダイレクト・ティ
ーチングを行なおうとして第１アーム又は第２アームを
動作させると、ロボット先端にとりつけられているツー
ルは回転しながら上下運動をしてしまうので、第１アー
ム、第２アームの動きに合せて、直進軸用モータの動作
を補正することによ如上下運動をすることなく姿勢一定
にするため、補正を行なわなくてはならないという問題
を有していた。以上のことをまとめたのが第６図である
。

本発明は上記問題点に鑑み、水平多関節ロボットでダイ
レクト・ティーチングを行なっても先端に取り付けたツ
ールの姿勢を一定に保つ機構を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するだめに本発明の水平多関節ロボッ
トは、先端の回転・直進ユニットを駆動するための駆動
源を静止節上に配置し、動力を先端まで伝達するという
構成を備えたものである。

作　　用 本発明は上記した構成によって、水平多関節ロボットに
おいてダイレクト・ティーチングを行なう際に静止節上
に設けた回転および直進用の駆動源の回転を止めておく
と第１アーム又は第２アΔムを動かした場合に回転・直
進ユニットにかみ合っているボールネジナットおよびポ
ールヌプラインナットはネジスプライン軸に対して同じ
回転運動を行なう。従ってネジスプライン軸のスプライ
ン部にかみ合っているスプラインナツトが回転してネジ
スプライン軸を回転させても、ネジスプライン軸のネジ
部にら合しているボールネジナツトもボールスプライン
ナツトつまりネジスプライン軸と同じ回転をするため、
ネジスプライン軸は直進運動を行なわずに、回転運動の
みを行なう。以上より、先端に取シ付けられたツールの
姿勢を一定に保つことができる。

実施例 以下本発明の一実施例の水平多関節ロボットについて図
面を参照しながら説明する。第１図は発明の第１の実施
例における水平多関節ロボットの全体図である。第１図
において、１は第１アーム、２は第２アーム、３は回転
軸用モータ、４は回転軸用減速機、５は回転軸用伝達歯
車、６は回転軸用プーリ、７は回転軸用ベルト、８はボ
ールスプラインナツト、ｅは直進軸用モータ、１０は直
進軸用プーリ、１１は直進軸用ベルト、１２はボールネ
ジナツト、１３はネジスプライン軸、１４は本体、１６
はベアリング、２３はツールである。

第２図は、その動作を示した図である。以上のように構
成された水平多関節ロボットについて以下第１図および
第２図さらに、従来の技術で説明した第４図および第６
図を用いてその動作を説明する。第１図において、回転
軸用モータ３と直進軸゛、：　　　モータ９の回転を止
めておいて、第１アーム１と第２アーム２を動かした場
合、回転軸用モータ３より先端に回転軸用ベルト７を介
して伝達されたボールスプラインナツト８および直進軸
用モータ９より先端に直進軸用ベルト１１を介して伝達
されたボールネジナツト１２は静止節上の回転軸用モー
タ３および直進軸用モータ９と同じように回転しない。

これを示したのが第６図である。第５図に示すように、
第１アーム１又は第２アーム２が動いても、静止節上に
あるモータを固定していると第１平行四辺形１６及び第
２平行四辺形１７は第１アーム、第２アームの効きに合
せて平行移動するだけであるので、先端にあるツールの
方向を示した矢印１８ａ、１８ｂは同じ姿勢を保つ。こ
れは、第１図で言えばボールスプラインナツト８及びボ
ールネジナツト１２が静止節上のモータと同じ動きをす
るということである。この時第６図をみればわかるよう
に、ツー）ｖの方向を示した矢印１８ａ、１８ｂの第２
アームと成す角１ｓａ、１９ｂはアームの姿勢によって
変化する。つまシプーリ１８は第２アームに対して相対
的に回転していることになる。この場合、先端にある回
転・直進ユニットの動きを第４図を用いて説明する。第
５図において、ツーＩＶ２３が第２アームに対して相対
的に回転しているということはボールスプラインナツト
８およびボールネジナツト１２が第２アームに対して同
じく相対的に回転をしているということである。ボール
スプラインナツト８が回転すると、ボールスプライン溝
２２を介して、ネジスプライン軸１３が回転する。ネジ
スプライン軸１３が回転すると、それに切っであるボー
ルネジ溝２１も回転する。従ってボールネジ溝２１とら
合するボールネジナツトト１２が静止していると、ネジ
スプライン軸１３は、回転に伴って直進運動をしてしま
うが、ボールネジナツト１２も、ボールスプラインナツ
ト８及びネジススライン軸１３と同じ回転を行なうので
、ネジスプライン軸１３は回転のみ行なう。この結果、
ネジススプライン軸にとりつけられたツール２３は第１
アーム、第２アームを動かしても姿勢を一定に保つこと
ができる。

以上のように本実施例によれば、回転および直進駆動用
のモータをロボット本体の静止節上に配置し、第１アー
ム及び第２アーム回転中心に各々設けられたプーリを介
して先端のボールネジナツト及びボールスプラインナツ
トにベルトで伝達することにより、第１アーム又は第２
アームを動作させても先端に取り付けられたツールの姿
勢を一定に保つことができる。以上のことを示すと第２
図のようになる。

発明の効果 以上のように本発明は、水平多関節ロボットにおいて、
静止節上に設けられた回転用および直進用駆動手段の動
力を第１アーム回転軸を中心として回転する機構および
第２アーム回転軸を中心として回転する機構を介して先
端に設けられたネジ溝とスプライン部を同芯上に有する
軸のネジ溝にら合するボールネジナットおよびスプライ
ン部をガイドするボールスプラインに伝達することによ
り、ダイレクト・ティーチング時に、制御的な補正を加
えることなく、アーム先端に取シ付けられたツールの姿
勢を一定にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における水平多関節ロボット
の断面図、第２図は本究明の一実施例の先端にある回転
・直進ユニットの動作を示したフローチャート図、第３
図は従来の水平多関節ロボットの断面図、第４図は先端
に配置された回転・直進ユニットの断面図、第５図は水
平多関節ロボットの動作を示した説明図、第６図は従来
の水平多関節ロボットの動作を示したフローチャート図
である。 １・・・・・・第１アーム、２・・・・・・第２アーム
、３・・・・・・口伝輔用モータ、８・・・・・・ボー
ルスプラインナツト、９・・・・・・直進軸用モータ、
１２・・・・・・ボールネジナット、１３・・・・・・
ネジスプライン軸。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１６巨“
−ｆＰｔ　ｙ−ｗ ２−・−化２アーＡ ５・・−ｌ　　仕Ｉｔ齢享 Ｃ−・−１７−ソ ７−−　　　＃’ｌ“Ｖ卜 ｇ−−ｊぐ−ｌし又７′ラインカント ＋１−−−　　　ケ　　　　　ベ°ルＬＩＪ−−ベアリ
シゲ 第　２　図 第　３　図 第　４　図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ネジ溝およびスプライン部を同芯上に有する軸と、前記
   ネジ溝にら合するボールネジナットと、前記スプライン
   部をガイドするボールスプラインとからなるロボット先
   端に設けられた回転・直進ユニットと、第１アーム回転
   軸を中心として回転する機構と第２アーム回転軸を中心
   として回転する機構と、前記回転・直進ユニットを回転
   させる回転用駆動手段と、前記回転・直進ユニットを一
   方向に駆動可能な直進用駆動手段とからなる水平多関節
   ロボットにおいて、回転駆動手段および直進用駆動手段
   を静止節に設け、各々の動力を第１アーム回転軸を中心
   として回転する機構および第２アーム回転中心回りに回
   転する機構を介して、ロボット先端に設けられた回転直
   進ユニットのボールネジナットおよびボールスプライン
   ナットに伝達することを特徴とする水平多関節ロボット
   。