JPH0144475B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多関節ロボツトの改良に係り、特に
腕を回動させる動力系統の改良に関する。

多関節ロボツトは周知のように、第一の回動腕
の先端に第二の回動腕を軸着し、これら両腕の回
動角を動力で強制する機構を含むものである。そ
して、多関節ロボツトは、支持部材に第一軸にに
よつてその基端を軸支した第一腕と、第一腕先端
に第一軸と平行な第二軸によつてその基端を軸支
した第二腕を具備し、支持部材に設けられ、第一
腕及び第二腕とそれぞれ結合された第一シリンダ
及び第二シリンダなどの動力によつて、これら第
一腕及び第二腕の回動角を強制するような機構と
したものが多かつたが、特公昭55−37394のよう
に、回転駆動装置の動力をチエーンとスプロケツ
トからなる巻掛手段を介して伝達し、手首の回動
角を強制するもの、更に実開昭52−76070のよう
に、こうした巻掛手段の後段に減速機を設けるも
のが公知になつており、それぞれ、産業用ロボツ
トの手首周りの小型軽量化に効果をあげているほ
か、手首の回転角を大きくすることや強制精度の
向上にも役立つている。

ところが、駆動装置の設け方に制約があるほ
か、駆動装置を設けた部分が、かさ高いものにな
るといつた面があり、この発明は、駆動装置を設
けやすく、また、よりかさ張らないように設けた
多関節ロボツトを提供しようとするものである。

以下図面を参照しつつこの発明実施例を詳述す
る。いずれの図面においても、図において右を前
方、左を後方と称することとする。

まず第１図に示す外観を主として説明する。

１は支持部材であり、基台２に対して上下方向
の軸Ｖまわりに旋回角度α₁が制御される。３は基
台２の下部に任意に継ぎ足しうる継足台である。

４は支持部材１に対して水平方向の第一水平軸
H₁によつて、その基端を軸支された第一腕であ
り、回動角α₂が制御される。

５は第一腕４先端において、第一軸H₁と平行
な第二水平軸H₂によつて、その基端を軸支され
た第二腕であり、回動角α₃が制御される。

６は第二腕５先端において、第一軸H₁と平行
な第三軸H₃によつて、その基端を軸支された中
空第三腕であり、回動角α₄が制御される。

７は第三腕６先端において、軸H₃と直角方向
の軸H₄まわりに回転可能に軸支された、エンド
エフエクタ取付軸であり、回転角α₅が制御され
る。

８は取付軸７の先端に一体に設けられた、エン
ドエフエクタとしての、溶接トーチＴの取付金具
である。そして、金具８は、トーチＴの先端溶接
点Ｐが軸H₄上にあるように、トーチＴを取付可
能に構成される。

以下これら旋回角α₁、回動角α₂ないしα₄および
回転角α₅を制御する機構の詳細につき、第２図も
含めて説明する。

M₁は旋回用動力であり、公知の直流サーボモ
ータが適用される。動力M₁は部材１に垂直に固
設されるものとする。そして動力M₁の出力軸に
は一体に巻掛車P₁を設ける。さらに動力M₁の反
出力軸側には公知のタコゼネレータTG₁とインク
レメンタルシヤフトエンコーダE₁が連設さる。

一方、基台２には、旋回用減速機R₁とブレー
キ手段B₁とを軸Ｖと同軸に一体的に立設する。
減速機R₁は公知のハーモニツク減速機（減速比
約１／100）を使用するものとする。

そして減速機R₁の出力ケーシングが基台２と
一体化され、減速機R₁の入力軸には、巻掛車P₂
およびブレーキ手段B₁が設けられているものと
する。さらに巻掛車P₁とP₂間には、巻掛媒体BE₁
をエンドレスに巻掛する。この実施例においては
巻掛媒体BE₁は公知のタイミングベルト、巻掛車
P₁およびP₂はこのタイミングベルトに噛合しう
るプーリを使用するものとする。さらに巻掛車
P₁，P₂および巻掛媒体BE₁で旋回の巻掛手段T₁
が構成される。

さらに詳細は図示しないが、減速機R₁の出力
側円筒外周には適宜ドツグが固設され、一方これ
と係合しうるマイクロスイツチ３組が部材１側に
固設され、これらマイクロスイツチによつて旋回
角α₁の頂点信号、回動角の両端信号が出力されう
るようになされている。

以下の記載で「動力」、「巻掛車」、「減速機」お
よび「巻掛媒体」とある場合は、前述した各構成
と同様の構成になるものであると理解されたい。

M₂は第一腕４を回動せしめる第一の動力であ
り、支持部材１の後方に水平に固設される。そし
て動力M₂の出力軸には巻掛車P₃を設ける。さら
に動力M₂の反出力軸側にはタコゼネレータTG₂
およびシヤフトエンコーダE₂が連設される。

一方支持部材１には第一の減速機R₂を、軸H₁
と同軸にして、かつその出力円筒ケーシングを軸
支BA₁，BA₂する。さらに減速機R₂の入力軸に
は巻掛車P₄およびブレーキ手段B₂を設ける。そ
して巻掛車P₃とP₄間には巻掛媒体BE₂を巻掛す
る。なお腕４の基端は減速機R₂の出力円筒ケー
シングと一体化されている。巻掛車P₃，P₄およ
び巻掛媒体BE₂で第一の巻掛手段T₂が構成され
る。

M₃は第二腕５を回動せしめるかつ支持部材１
の後方に水平に固設された、第二の動力である。
そして、第一の動力Ｍ２と同じ側にまとめて設け
られている。このため、動力を設けることによる
かさ張りは一方側で済むので、配置しやすく、重
量バランスもとりやすい。動力M₃には巻掛車P₅、
タコゼネレータTG₃およびエンコーダE₃が設け
られる。

一方減速機R₂の出力円筒ケーシング内には、
詳細は図示しないが軸H₁と同軸にカウンタ軸を
軸支し、このカウンタ軸にはカウンタ巻掛車P₆，
P₇およびブレーキ手段Ｂが設けられる。巻掛車
P₅とP₆間には巻掛媒体BE₃が巻掛される。巻掛車
P₅，P₆および巻掛媒体BE₃によつて、第二の巻掛
手段T₃が構成される。

なお前述カウンタ軸を減速機R₂内部に軸支し
たのは、スペース上有利なためであるが、これを
部材１に直接軸支してもよいものである。

減速機R₂の出力円筒ケーシングには、円周方
向の溝を切削する。そして、部材１には腕４に対
する重量バランス手段９，９を設ける。この手段
９は円筒内に引張りばねの基端を固定し、このば
ねの先端からワイヤを延長してなるものである。
そしてこのワイヤの先端を前述した円周方向の溝
の一部に固定し、腕４の重力による図において時
計方向の回転モーメントを釣り合わせるものであ
る。さらに減速機R₂の出力円筒ケーシング円周
面には、図示しないが適宜個所にドツグを固設
し、このドツグと係合しうるマイクロスイツチを
３組支持部材１に設ける。かくして腕４の回動角
α₂の原点信号、その可動範囲の両端信号を出力し
うるようになされている。

R₃は腕４先端に設けられ、かつ軸H₂と同軸の
第二の減速機である。減速機R₃の入力軸には巻
掛車P₈を設ける。また腕５の基端は減速機R₃の
出力軸R₃₁と一体的に固定されると共に、減速機
R₃のケーシングに軸支BA₃される。

巻掛車P₇とP₈間には、巻掛媒体BE₄が巻掛さ
れ、その途中には、テンシヨンプーリP₉が腕４
内部に軸支されている。巻掛車P₇，P₈および巻
掛媒体BE₄によつて、第三の巻掛手段T₄が構成
される。

M₄は腕５の軸支BA₃のすぐ後方に軸H₂と平行
に設けられた手首曲げ用動力装置である。動力装
置M₄は動力M₄₁、減速機M₄₂、テンシヨンプーリ
M₄₃このテンシヨンプーリに連設されたタコゼネ
レータM₄₄ならびにシヤフトエンコーダM₄₅、動
力M₄₁の出力軸に設けられた、ならびに減速機
M₄₂の入力軸に設けられた巻掛車M₄₆ならびに
M₄₇、これら巻掛車M₄₃，M₄₆ならびにM₄₇に巻
掛けられた巻掛媒体M₄₈、減速機M₄₂の出力軸に
設けられたチエンスプロケツトM₄₉およびテンシ
ヨンスプロケツトM₅₀よりなる。

P₁₀は腕５の前方先端に軸H₂と平行に軸支され
た、手首曲げ用チエンスプロケツトである。そし
て、スプロケツトM₄₉，M₅₀およびP₁₀の間にはチ
エンC₁が巻掛される。チエンC₁はエンドレスで
はあるがその中間部の、スプロケツトに係合しな
い個所に、ロツドRO₁およびRO₂を接続する。こ
れらロツドRO₁およびRO₂に対して、図示しない
が摺動ガイドが腕５に設けられている。

ロツドRO₁およびRO₂にはさらにドツクRO₁₁
およびRO₂₁をその軸方向位置調整可能に例えば
ねじ手段によつて固定可能に設けられる。ドツク
RO₁₁に対してこれと係合可能のマイクロスイツ
チSW₁およびSW₂が腕５に設けられる。さらにド
ツクRO₂₁に対してこれと係合可能のマイクロス
イツチSW₃が腕５に設けられる。そしてマイクロ
スイツチSW₂が手首曲げ回動角α₄の原点信号、マ
イクロスイツチSW₁とSW₃が回動角α₄の可動範囲
の両端信号をそれぞれ出力するべく配設されてい
るものとする。

M₅は動力装置M₄と並列的に腕５に設けられ
た、手首ひねり用動力装置である。動力装置M₅
は、M₄と同様に、動力M₅₁、減速機M₅₂、テンシ
ヨンプーリM₅₃、タコゼネレータM₅₄、シヤフト
エンコーダM₅₅、巻掛車M₅₆ならびにM₅₇、巻掛
媒体M₅₈、チエンスプロケツトM₅₉およびテンシ
ヨンスプロケツトM₆₀を含む、装置M₄と同一構
成成になるもの故、詳述しない。

P₁₁はチエンスプロケツトP₁₀と同軸に軸支され
た手首ひねり用チエンスプロケツトである。そし
てスプロケツトM₅₉，M₆₀およびP₁₁の間にはチエ
ンC₂が巻掛される。チエンC₂にはエンドレスで
はあるがその中間部の、スプロケツトに係合しな
い個所に、ロツドRO₃およびRO₄を接続する。ロ
ツドRO₃に対してはガイド（図示せず）が腕５に
設けられる。ロツドRO₃に対してはこれと係合可
能のマイクロスイツチSW₄，SW₅およびSW₆が腕
５に設けられる。さらにスイツチSW₅は手首ひね
り回動角α₅の原点信号、スイツチSW₄およびSW₆
は回動角α₅の可動範囲の両端信号をそれぞれ出力
するべく配設されているものとする。

なお、詳細は図示しないが、減速機R₃の外周
円筒部にも適宜のドツグが設けられ、かつ腕５に
はこのドツグと係合しうるマイクロスイツチを３
組腕５に設ける。これにより、腕５の回動角α₃の
原点信号、その可動範囲の両端信号を出力しうる
ようになされている。

腕６は、チエンスプロケツトP₁₀と一体にして、
腕５に軸支BA₄される。さらにチエンスプロケツ
トP₁₁はこれと同軸の傘歯車G₁と共に腕６内に軸
支BA₅される。さらに腕６には軸７が軸支BA₆さ
れ、さらにその基端には傘歯車G₁と噛合する傘
歯車G₂が設けられる。

次に前述構成につき、その作用を述べる。

図示しないが、公知のコンピユータがこのロボ
ツトに付設され、これによつて自動的に、または
手動的に、制御されるものとする。

まず初めに、旋回角α₁を制御するには、動力
M₁を作動し、巻掛手段T₁によつて減速機R₁にそ
の回転力を入力する。この入力は減速機R₁によ
つて減速され、出力する。この出力した回転力は
基台２に伝達されるが、基台２は固定されている
故、部材１が旋回することとなる。旋回角α₁を固
定するには、動力M¹を非作動とし、ブレーキ手
段B₁を作動させればよい。もし何かの事故で旋
回角α₁の制御範囲をこえて部材１が旋回したとき
は、前述したマイクロスイツチからの信号によつ
て、自動的にブレーキ手段B₁が作動する。

次に回動角α₂の制御につき述べる。動力M₂を
作動すれば、巻掛手段T₂を介してその回転力は
減速機R₂によつて減速され、この減速出力によ
つて腕４が回動される。この場合も、ブレーキ
B₂の作動によつて回動角α₂が固定され、またマ
イクロスイツチによつて誤作動時の停止が実行さ
れる。

回動角α₃の制御は、動力M₃の作動により、そ
の回転力が巻掛手段T₃およびT₄を経由して減速
機R₃に伝達し、減速した出力が軸R₃₁によつて腕
５に伝達し、腕５を回動する。この場合も、ブレ
ーキB₃の作動によつて回動角α₃が固定され、ま
たマイクロスイツチによる非常停止が実行され
る。

前述角α₂の制御時に角α₃もこれに影響される
が、前述コンピユータによる周知の制御作用によ
り、この影響を無くしうるものである。

手首曲げ回動角α₄を制御するには、動力M₄₁を
作動し、その回転力は巻掛車M₄₆および巻掛媒体
M₄₈を介して、巻掛車M₄₇に伝達される。

そしてさらに減速機M₄₂で減速され、スプロケ
ツトM₄₉に至る。そしてさらにチエンC₁を介して
この減速された回転力はスプロケツトP₁₀に伝達
する。これにより、腕６を回動する。この場合も
同様マイクロスイツチSW₁およびSW₃により、誤
動作時の非常停止が実行される。

さらに手首ひねり回転角α₅を制御するには、同
様にして動力装置M₅を作動すれば、その減速回
転力はチエンC₂およびスプロケツトP₁₁を介して、
傘歯車G₁に至る。この傘歯車G₁の回転はさらに
傘歯車G₂を介して軸を回転させる。の場合も、
同様マイクロスイツチSW₄およびSW₆によつて誤
動作時の非常停止が実行される。

以上の説明において、角α₄とα₅のどちらかの制
御時に、他の制御角も影響を受けようとするが、
これも前述したコンピユータの周知の作用により
影響の無いものである。

またこれらの制御をコンピユータで実行する場
合、前述したように、各制御角情報のフイードバ
ツクは、インクリメンタルシヤフトエンコーダで
出力されるため、適時制御系の原点合わせを必要
とするが、これも各制御角毎のマイクロスイツ
チ、例えばスイツチSW₂やSW₅によつて原点情報
を受けられるものである。

また巻掛媒体BE₁，BE₂およびBE₃の張り具合
は、動力M₁，M₂およびM₃の取付時の取付穴の
融通によつて調整しうる。巻掛媒体BE₄，M₄₈お
よびM₅₈の張り具合はテンシヨンプーリP₉，M₄₃
およびM₅₃の取付時の取付穴の融通によつて調整
しうる。さらにチエーンC₁およびC₂の張り具合
はテンシヨンスプロケツトM₅₀およびM₆₀の取付
時の取付穴の融通によつて、調整しうる。

かくしてこの実施例によれば、いずれの巻掛媒
体およびチエーンもそのたるみを無く張ることが
でき、かつ巻掛媒体としてタイミングレベルを使
用しているから、すべりもなく、正確かつ静粛な
作動が期待しうる。

この発明は前述実施例にかぎることは無いので
あつて、この発明の技術的思想の範囲内における
各構成の均等物との置換も、またこの発明の技術
的範囲に含まれるものである。

この発明は前述したとおりであるから、下記す
る顕著かつ特有の効果を奏するものである。

以上のとおり、この発明においては、第一腕お
よび第二腕、それぞれに対する第一および第二の
駆動動力を、支持部材上、第一腕に関して一方側
の側方にまとめて装着するとともに、第二水平軸
と同軸に設けたカウンタ軸に巻掛けた第二および
第三の巻掛手段を介して第二の動力の駆動力を第
二腕に伝えることによつて第一および第二の動力
を同軸上に設ける必要をなくしたので、駆動動力
の設け方に制約がなく、コンパクトに設けること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明一実施例を示し、第１
図は全体斜視図、第２図は機構部分の全体斜面図
である。 １……支持部材、H₁……第一軸、４……第一
腕、H₂……第二軸、５……第二腕、α₂およびα₃
……回動角、M₂……第一の動力、M₃……第二の
動力、T₂……第一の巻掛手段、R₂……第一の減
速機、P₆およびP₇……カウンタ巻掛車、T₃……
第二の巻掛手段、P₈……巻掛車、T₄……第三の
巻掛車、R₃……第二の減速機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第一腕をその基端において第一水平軸によつ
   て支持部材に軸支し、第二腕を前記第一水平軸と
   平行な第二水平軸によつて前記第一腕に軸支し、 第一の動力および第２の動力を、それぞれの駆
   動軸が前記第一水平軸と平行になるように、か
   つ、前記第一腕に関する一方の側方側にまとめて
   前記支持部材に固設し、 前記第一水平軸と同軸に第一の減速機を設け
   て、その出力側を前記第一腕の基端に一体的に結
   合し、かつ、前記第一水平軸と同軸にカウンタ軸
   を設けてなり、 前記第一の動力の出力側と前記第一の減速機の
   入力側とを第一の巻掛手段で連結し、前記第二の
   動力の出力側と前記カウンタ軸とを第二の巻掛手
   段で連結し、 前記第一腕には、前記第二水平軸と同軸に第二
   の減速機を設けてその出力側を前記第二腕と一体
   的に結合し、前記カウンタ軸と前記第二の減速機
   の入力側とを第三の巻掛手段で連結してなる多関
   節ロボツト。 ２ 前記各巻掛手段は、タイミングベルトおよび
   これと係合するプーリとよりなる、特許請求の範
   囲第１項記載の多関節ロボツト。 ３ 前記各減速機はハーモニツク減速機である、
   特許請求の範囲第１項記載の多関節ロボツト。