JPH01274976A - 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） 本発明は平行な２軸により旋回する多関節ロボットに関
する。

（従来技術） 従来、特開昭６１−１７３８７５号公報に示す如く、平
行な２軸により旋回する多関節ロボットは公知である。

これは基部アーム回転軸に基部アーム駆動モーターと同
軸となる様、先端アーム駆動モーターを固定配置し、該
モーターの出力軸と基部アーム先端に軸支された先端ア
ーム軸とを回転開動連結手段（この場合はベルト）によ
って回転連結し先端アームを駆動するものである。

この方法によれば、重量の大きいダイレクトドライブモ
ーターを可動部にもたないのでロボットの動特性が向上
するという効果があった。

また、ダイレクトドライブモーター使用ではないが特開
昭５９−４２２８７号に示されたロボットも含めて同軸
上に配置された基部アーム駆動モーターに比べ、先端ア
ーム駆動モーターの出力は同等もしくはそれ以下である
（基部アームの方が先端アームより慣性モーメントが大
きいため）。

（発明が解決しようとする問題点） 一般に多関節ロボットがＡ点からＢ点へ搬送作業を行な
う場合、第２図の様な回動動作２することが多い、この
場合、翳純な往復運動であるので第１アームの回転角α
に対して第２アームの回転角βの方が大きいのが普通で
ある。

ところで前述の特開昭６１−１７３８７５号に示された
様な構造のロボットの場合、第２アームの回転角βは第
１アームの回転角αに依存しないため、仮にα：β＝１
＝２とすると第１アーム駆動用モーターと第２アーム訃
動用モーターのモーター回転角は１　：　２＋１つまり
１：３になる。また同様の構造のロボットでは第１アー
ムの慣性モーメントに比べ、第２アームの慣性モーメン
トの方が大きい。

つまり、第１アーム即動用モーターと第２アーム駆動用
モーターを同じ出力とすると、モーターのトルクバラン
スが悪く効率の悪い使い方をしていたため、より高速な
動作をするためには第２アーム駆動用モーターの容量が
不足しているという問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決することを目的とし、固定部
材に設置された第１アーム湘動用モーターにその基部を
回転連結された第１アームと、第１アーム先端で第１ア
ームの回転軸と平行な軸によってその基部を軸支され、
かつその先端に作業工具を設けた第２アームと固定部材
に第１アーム郡動用モーターと同軸になる様設けられた
第２アーム駈動用モーターと、該第２アーム駆動用モー
ターと前記第２アームの回転軸とを回転伝導手段を用い
て回転連結するとともに、第２アームの回転角が１８０
°を超えるものにおいて第２アーム即動用モーターの出
力を第１アーム闘動用モ・−ターの出力より大きくした
ことを特徴としたものである。

以下、図示した実施例に基づいて具体的に説明する。第
１図でベース１に組付けられたハウジング２上端に第１
アーム註動用のダイレクトドライブモーター３が固定さ
れている。ダイレクトドライブモーター３のローター３
８上端には中空状の支柱４が同軸状に固定されている。

一方、前記ベース１上喘にはダイレクトドライブモータ
ー３と同軸になる様、第２アーム駆動用のダイレクトド
ライブモーター５が固定されている。ダイレクトドライ
ブモーター５のローター５ａ上端にはアダプタ６を介し
てシャフト７の下端７ａが連結している＊　３ｂ、３ｅ
、５ｂ。

５ｃはそれぞれダイレクトドライブモーター３゜５のス
テーターと軸受である。

また、８はアダプタ６に設けられた第２アーム回転範囲
検出のための近接スイッチで、ダイレクトドライブモー
ター３のローター３ａに連結されたスリーブ１０に設け
られたターゲット９を検出している。

支柱４の上端では第１アーム１１の基部１１ａが連結さ
れている。また、支柱４上部に設けられた軸受１２によ
って前記のシャフト７は軸支されているが、軸受１２よ
り上方へ突出しておす、この部分にプーリー１３が同軸
に連結されている。一方、第１アーム１１の先端部１１
ｂではプーリー１３と平行になる様、軸受１４によって
シャフト１５が軸支されており、その下部でプーリー１
６が同軸上に連結されるとともに。

前記プーリー１３とベルト１７によって回転連結してい
る。

シャフト１５上端には第２アーム１８の基部１８ａが固
定されており、第２アーム１８の先端部１８ｂには軸受
１９によって外径を軸支され、かつ内径でスプライン軸
２０を軸支しているスプライン軸受２１が軸支されてい
る。スプライン軸２０下端にはエンドエフェクタ２２が
設けられるとともに、上端ではスプライン軸２０と平行
に第２アーム１８に軸受２３，２４によって軸支された
ボールネジ２５に螺合したポールネジナツト２６と連結
具２７によって回転自在かつ軸方向には一体となる様連
結している。

２８．２９はそれぞれスプライン軸２０の回転、昇降開
動用のモーターで、その出力軸２８′。

２９′　にはプーリー３０．３１が固定されており、そ
れぞれスプライン軸受２１、ボールネジ２５上端に固定
されたプーリー３２．３３とベルト３４．３５によって
回転連結している。

なお、ダイレクトドライブモーター５はダイレクトドラ
イブモーター３に比べ出力が大きいものを使用している
。

次に作用について説明する。

ダイレクトドライブモーター３．ダイレクトドライブモ
ーター５、モーター２８．モーター２９をそれぞれ作動
させると第１７−ムＩ　Ｊ、、第２アーム１８．スプラ
イン軸２０回転、スプライン軸２０昇降が駆動される。

ところで第１図のロボットで第１アーム１１、第２アー
ム１８の長さを各２５０ｎｏ程度とすると、以下の数値
が想定される。

第１アームの質量　ｍ１＝１０ｋｇ 第２アームの質量　ｍ、＝＝：１１ｋｇエンドエフェク
タ及びワークの質量 ｍ、＝５ｋｇ 第１アームの慣性モーメント Ｉ、＝０．１４ｋｇイ 負荷ｍ、を含む第２アームの慣性モーメントＩ、＝ダイ
レクトドライブモーター５の負荷慣性モーメント ＩＭ、＝０．５２ｋｇｒｒｒ ダイレクトドライブモーター３の負荷慣性モーメント ＩＭ□：１１＋（ｍ、＋ｍ、）Ｘｏ、２５”＝０．１４
＋　１　＝１．１４ｋｇボ ところで通常の搬送作業ではダイレクトドライブモータ
ー３とダイレクトドライブモーター５の回転角は１：３
程度が多いことは前述したが、ロボットはＦＴＰ動作を
行なうので速度比と加速度比も１：３になる。

よって、ダイレクトドライブモーター３とダイレクトド
ライブモーター５の必要トルクの比は ダイレクトドライブモーター３の必要トルクＴ１ダイレ
クトドライブモーター５の必要トルクＴ２３　Ｘ　ＩＮ
、　　　１．５６ よってダイレクトドライブモーター５の出力の方がダイ
レクトドライブモーター３の出力より大きくしであるの
で、それぞれの負荷に対するトルクバランスが良好とな
る。

（効　果） 以上説明した様に本発明は固定部材に設置された第１ア
ーム駆動用モーターにその基部を回転連結された第１ア
ームと、第１アーム先端で　２第１アームの回転軸と平
行な軸によってその基部を軸支され、かつその先端に作
業工具を設けた第２アームと固定部材に第１アーム駆動
用モーターと同軸になる様設けられた第２アーム駆動用
モーターと、該第２アーム駆動用モーターと前記第２ア
ームの回転軸とを回転伝導手段を用いて回転連結すると
ともに、第２アームの回転角が１８０°を超えるものに
おいて第２７−ム駆動用モーターの出力を第１アーム駆
動用モーターの出力より大きくしたことを特徴としたの
で、ロボットを特に搬送作業に用いた場合。

第１アーム駆動用と第２アーム駆動用のそれぞれのモー
ターの性能を効率よく利用できるため、モーターに対し
てより低いコストでロボットに高速な動作をさせること
ができる。

なお１本発明の実施例では第１アーム、第２アーム駆動
用にダイレクトドライブモーターを用いたが、これは従
来の減速機を用いたモーターでもかまわない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例正断面図、第２図は多関節ロ
ボットの２点間回動動作説明図である。 １・・・ベース ３．５・・・ダイレクトドライブモーター１１・・・第
１アーム ７．１５・・・シャフト １７・・・ベルト １８・・・第２７−ｌ、１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定部材に設置された第１アーム駆動用モーターにその
   基部を回転連結された第１アームと、第１アーム先端で
   第１アームの回転軸と平行な軸によってその基部を軸支
   され、かつその先端に作業工具を設けた第２アームと固
   定部材に第１アーム駆動用モーターと同軸になる様設け
   られた第２アーム駆動用モーターと、該第２アーム駆動
   用モーターと前記第２アームの回転軸とを回転伝導手段
   を用いて回転連結するとともに、第２アームの回転角が
   １８０°を超えるものにおいて第２アーム駆動用モータ
   ーの出力を第１アーム駆動用モーターの出力より大きく
   したことを特徴とする多関節ロボット。