JPH01146678A - 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６図は従来の水平多
関節系ロボットの全体図、第６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７，８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５図
において、１はネジスプライン軸、２はツール、３はボ
ールネジナツト、４は直進軸用ベルト、６はボールスプ
ラインナツト、６は回転軸用ベルト、１１は第１アーム
、１２は第２アーム、１３は回転軸用モータ、１４は回
転軸用減速機、１６は回転軸用伝達歯車、１６は回転軸
用プーリ、１７は直進軸用モータ、１８は直進軸用プー
リ、１９は本体、２゜はベアリングである。第６図にお
いて、１〜６は第４図と同じであるが、２１は直進方向
、２２は回転方向、２３はボールネジ溝、２４はボール
スプライン溝である。第７図において、１１ａ、１１ｂ
は第１アーム、１２ａ、１２ｂは第２アーム、２７ａ。

ｂはツールの方向を示した矢印、２８ａ、ｂはツールと
第２アームのなす角である。

以上のように構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６図は第５図の先端にとりつけられている回転
・直進ユニットをとり出した図であるが、ネジスプライ
ン軸１を直進させたければ、ネジスプライン軸１にきら
れているボールネジ溝２３にら合しているボールネジナ
ツト３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１にきられているボール
スプライン溝２４にかみ合っているボールスプラインナ
ツト６は回転を止めておき、ネジスプライン軸１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１
を回転させたければ、回転軸用ベルト６を介してボール
スプラインナツト６を回転させる。このときボールネジ
ナット３が静止しているとネジスプライン軸１が回転し
ているため、ネジスプライン軸１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６の回転と同じ回転を
ボールネジナット３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電動
モータを非通電状態にして、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５図に示す
ように、先端の回転軸用モータ１３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１６及び回転軸用ベルト６を介し
て、ボールスプラインナツト６を駆動している。このよ
うな構成にすると、第７図に示すように、力１アーム１
１又は第２アーム１２が動いても、ツール２は静止節に
対して常に同じ方向を向くことができ、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７図においてツールと第２アＴムのなす角２８ａ、
ｂ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。つまシ、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
正することにより上下運動をすることなく姿勢−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８図である。又
、ボールネジナットの回転を自由にしてネジスプライン
軸と同じ運動をさせようとすると、ネジスプライン軸は
自重の為、ボールネジナットを回転させながら落下させ
てしまうという問題を有する。

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つけたツ
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ために本発明の水平多関節ロボッ
トは、ロボット先端の回転・直進ユニットに、回転方向
には動作可能であるが、直進方向には動作不可能なブレ
ーキ機構を設け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、ロボッ
ト先端にある回転・直進ユニットのネジスプライン軸に
おいて回転は自由であるが、直進は不可能であるような
ブレーキを働かせておき、ボールネジナツトが自由に回
転できるようにしておけば、ボールスプラインナツトが
回転する、つまシネジスプライン軸が、回転した場合、
ネジスプライン軸は直進運動を行なえないため、回転運
動のみ行なう。又その時、ボールネジナットも回転が自
由であるので、ネジスプライン軸と同じ運動を行なう為
、ネジスプライン軸を直進運動させる力は働かない。

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図は本発明の実施例に
おける水平多関節ロボットの先端部の図、第２図は第１
図の部分拡大図、第３図は本発明の水平多関節ロボット
の全体図、第４図はその動作を示した図である。第１図
において、１はネジスプライン軸、２はツール、３はボ
ールネジナット、４は直進軸用ベルト、５はボールスプ
ラインナツト、６は回転軸用ベルト、７はブレーキであ
る。第２図において、８はスプリング、９は電磁石、１
０は電磁石励磁用配線である。第３図における番号は、
第６図の従来例と同一である。

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、第２図及び第３図および第７図を用いてそ
の動作を説明する。第３図において回転軸用モータ１３
の回転を止めておいて、第１アーム１１と第２アーム１
２を動作させた場合、回転軸用モータ１３より、回転軸
用ベルト６を介して先端に伝達されたボールスプライン
ナツト６の運動は、回転軸用モータ１３と同じである為
、回転しない。これを示したのが、第７図である。

第７図に示すように、第１アーム１１ａ、１１ｂ又は第
２アーム１２ａ、１２ｂが動作しても、静止節上にある
モータの回転を止めておくと、第１平行四辺形２６ａ、
２５ｂ及び第２平行四辺形２６ａ、２６ｂは第１アーム
、第２アームの動作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２７ａ、２７
ｂは同じ姿勢を保つ。これは第３図で言えば、ボールス
プラインナツト６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７図をみればわかるよ
うにツールの方向を示した矢印２７ａ。

２７ｂの第２アームと成す角２８ａ、２８ｂはアームの
姿勢によって変化する。つまり、第３図において先端の
ボールスプラインナツト５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。

そして、この時、直進軸用モータ１７を非通電状態にし
て、ボールネジナット３の回転を自由な状態にすると同
時に、ブレーキ７を働かせる。この場合の、先端の回転
・直進ユニットの動作を第１図を用いて説明する。ボー
ルスプラインナツト６が回転すると、ボールスプライン
溝２４を介して、ネジスプライン軸１が回転する。ネジ
スプライン軸１が回転すると、それに切っであるボール
ネジ溝２３も回転するが、ボールネジ溝にら合するボー
ルネジナット３は回転自由に支持されているので、ネジ
スプライン軸１と同じ回転運動を行なう為、ボールネジ
ナット３が静止している場合と異なり、ネジスプライン
軸の回転に伴って、直進運動を行なうことはない。しか
しながら、ボールネジナット３を回転自由に支持しただ
けであれば、ネジスプライン軸１あるいはシール２の自
重によってネジスプライン軸が落下しようとした場合、
ネジスプライン軸はボールスプラインナツト６により回
転運動を規制されているだけであるので、ネジスプライ
ン軸１の落下に伴ない、ボールネジナット３は回転する
だけであり、ネジスプライン軸の落下防止手段が無い。

そこで、回転運動のみは行なえるが、直進運動は行なえ
ないブレーキ７を働かせると、ネジスプライン軸は、落
下することなく、ボールスプラインナツトと同じ回転の
み全行なえる。この結果、ネジスプライン軸にと９つけ
られたツール２は、第１アーム、第２アームを動作させ
ても姿勢を一定に保つことができる。

尚、ブレーキの構造としては、例えば第２図のように割
り締め構造が考えられる。電磁石９に通電してない時は
スプリング８により、ブレーキ７はネジスプライン軸１
から分離しているため、ネジスプライン軸１の運動に関
与しない。電磁石９に通電すると、割り締め部が密着す
るため、ブレーキ７がネジスプライン軸１と接触する。

その結果、ネジスプライン軸１は回転は可能であるが、
直進は不可能とすることができる。

以上のように本実施例によれば、回転・直進ユニットの
ネジスプライン軸に、回転方向には動作可能であるが、
直進方向には動作不可能なブレーキ機構を設けることに
より、水平多関節ロボットの第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４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の先端に設
置された、ネジ部とスプライン部を同芯上に有する軸に
、回転方向には動作可能であるが、直進方向には動作不
可能となるようなブレーキ機構を設けることにより、ロ
ボットの第１アーム又は第２アームを直接子で動作させ
るダイレクト・ティーチング時に、モータに制御的な補
正を加えることなく、アーム先端に取り付けられたツー
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
の先端部の断面図、第２図は第１図の部分拡大断面図、
第３図は本発明の水平多関節ロボットの断面図、第４図
は動作を示しだフロアチャート、第５図は従来の水平多
関節ロボットの断面図、第６図は第５図の部分拡大断面
図、第７図はアームの動作を示した説明図、第８図は従
来の水平多関節ロボットの動作を示しだフローチャート
である。 １・・・・・・ネジスプライン軸、２・・・・・・ツー
ル、７・・・・・・ブレーキ、１１・・・・・・第１ア
ーム、１２・・・・・・第２アーム。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 イ 第　４　図 第　５　図 第６図 各 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ネジ部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
   部にら合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、この回転・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
   り、回転用駆動手段を静止節に設け、その動力を第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、先端のボー
   ルスプラインナットに伝達する水平多関節ロボットにお
   いて、先端のネジ部およびスプライン部を同芯上に有す
   る軸に、回転方向は動作可能であるが、直進方向には動
   作不可能なブレーキを取り付けたことを特徴とする水平
   多関節ロボット。