JPH02152788A

JPH02152788A - 工業用ロボット

Info

Publication number: JPH02152788A
Application number: JP30581488A
Authority: JP
Inventors: Yukio Otani; 行雄大谷
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1988-12-02
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1990-06-12
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JP2575481B2

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、多関節型の工業用ロボットに関する。

「従来の技術」従来、塗装や溶接等の作業を人間に代わって行う自動機
として、動作プログラムを変更することにより多様なワ
ークにフレキシブルに対応可能な工業用ロボットが用い
られている。そして、多種な工業用口ポストの中でも、
より人間に近い動きをする多関節型の工業用ロボットが
よく用いられている。

以下、第７図により従来の多関節型の工業用ロボットに
ついて説明する。

第７図において、ｌはベースである。ベース１の上には
旋回駆動部２が設けられている。旋回駆動部２は、後述
する旋回ベース３の支持機構及び旋回アクチュエータを
内部に有するものである。

この旋回駆動部２の上には、旋回ベース３がベース１に
固定された軸線晟を中心として回動自在に支持されてい
る。旋回ベース３は、後述する第１アーム４の支持機構
と第１アームアクチユエ７り５と第２アームアクチユエ
ータ６とが上部に設けられたもので、前記旋回アクチュ
エータの動作により軸線１を中心として回動するように
なっている。この旋回ベース３の上には、第１アーム４
が、旋回ベースに固定され軸線ａに直交する軸線すを中
心として回動自在になるようにして両持状に取り付けら
れている。この第１アーム４は、先端部に後述する第２
アーム７の支持機構が、また内部に第２アームアクチユ
エータ６の駆動力を第２アーム７に伝えるチェーン等の
伝達手段が設けられたもので、第１アームアクチユエー
タ５の動作により軸線すを中心として回動するようにな
っている。

また、第１アーム４の先端部には、第２アーム７が、第
１アーム４に固定され軸線すに平行な軸線Ｃを中心とし
て回動自在になるようにして両持状に取り付けられてい
る。第２アーム７は、内部に後述する手首駆動部８の駆
動力を後述する手首機構９に伝えるチェーン等の伝達手
段が設けられたもので、その中心線が軸線轟を含む平面
内に存在するように配され、第２アームアクチユエータ
６の動作により軸線Ｃを中心として回動するようになっ
ている。

第２アーム７の後端部には、手首駆動部８が設けられて
いる。手首駆動部８は、内部に略第２アーム７の中心線
上に配された手首機構アクチュエータを有するもので、
図に示すように、軸線Ｃよりも後方に第２アーム７の中
心線上に伸びるようにして形成されている。

また、第２アーム７の先端部には手首機構９が設けられ
ている。手首機構９には、ケース１０゜ケース１１及び
取付部１２が設けられている。ケースｌＯは、第２アー
ム７に、軸線Ｃと平行な軸線ｄを中心として回動自在に
取り付けられている。

ケース１１は、ケース１０に、軸線ｄに直交する軸線ｅ
を中心として回動自在に取り付けられている。取付部１
２は、ロボットに作業をさせるための作業ツール等を取
り付けるためのもので、ケース１１に、軸線ｅに直交す
る軸線ｆを中心として回動自在に設けられている。

そして、各アクチュエータは図示していない制御装置に
よりその始動、停止及び動作の速さと向きを制御される
ようになっている。

今、制御装置を動作させると、制御装置は各アクチュエ
ータの始動、停止及び動作の速さと向きを制御する。こ
れにより、旋回ベース３．第１アーム４．第２アーム７
、ケース１０．ケース１１．取付部１２かそれぞれ軸線
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、Ｉを中心として適時所定の速さと
向きで回動する。こうして、取付部１２に取り付けられ
た作業ツール等は、各前記回動の動作範囲において空間
上を３次元的に所定の軌跡を描いてかつ所定の速度で移
動させられるとともに、各時点で所定の方向に向けられ
、ロボットは所望の作業をすることになる。

ここで、前記制御方法としては、リモート又はダイレク
ト操作によりロボットに所望の作業をさせるための動作
を一度実行させ、その際にその動作の内容（速さ、向き
１位置等）を制御装置により検知しプログラムとして登
録し、このプログラムを再生する方法、すなわちティー
チングプレイバック方式が通常用いられている。

上記従来の工業用ロボットは、前述のように６自由度を
有するため、取付部１２に取り付けた作業ツール等を、
各前記回動が動作範囲内であれば、任意の位置で任意の
方向に向けることができる。

このため、例えば作業ツールである塗装ガンを３次元的
に複雑に動かすことが必要な、立体的なワークの塗装作
業等にも用いることができるものであった。また、手首
機構９を駆動するアクチュエータは第２アーム７の軸線
Ｃよりも後方に配されているため、該モーターの重量が
カウンターウェイトとして作用し第２アーム７及び手首
機構９の重量によるモーメントを打ち消すので、第２ア
ームアクチユエータの容量が小さくてすむというもので
あった。

「発明か解決しようとする課題」ところが、上記従来の工業用ロボットは、以下のような
改善すべき点を有していた。

第一に、第１アーム４と第２アーム７はそれぞれ旋回ベ
ース３と第１アーム４に両持状に取り付けられているた
め、第１アーム４又は第２ア〒ム７が大きく回動すると
、第１アーム４と旋回ベース３又は第２アーム７と第１
アーム４が干渉する。

このため、第１アーム４と第２アーム７の回動角度は小
さく制限され、ロボットの動作範囲が小さくなっていた
。例えば、第７図において、第２アーム７が下方に回動
する場合には、第１アーム４の先端部に形成された凹部
１３に第２アーム７が干渉するため、ロボットを、第１
アーム４と第２アーム７の中心線が略平行になるような
姿勢にはできなかった。また、第７図において、第２ア
ーム７が上方に回動しようきする場合ばば、手首駆動部
８の下面が第１アーム４に干渉するＩ；め、ロボットを
第１アーム４と第２アーム７の中心線が略−直線上に配
されるような姿勢にはできなかっｔこ。

第二に、第７図に８いて符号Ｋ　ｌ、　Ｋ　ｚで示すよ
うな狭あい部がそれぞれ２箇所あり、例えばロボットを
塗装作業に使用する際には、ロボットは多量の塗料が飛
散している雰囲気におかれ、この狭あい部から塗料が侵
入する。このため、内部の清掃等のメンテナンスを頻繁
に行わなければならなかった。また、異物等からこの軸
受を保護するためには、部材間にシール材を介装させる
か、連結部全体を可撓性のあるもの（例えば蛇腹状に形
成されたゴム膜）で覆う等しなければなず、構造が複雑
でロボットを製造する際の組立作業が難しく、また前記
シール材等の交換、清掃等のメンテナンス作業が容易で
なかった。

第三に、軸線Ｃが常に存在する平面は軸線ａを含んでお
らず、該平面と軸線ａは平行であるがケース１０が第２
アーム７の側面から突出している分だけオフセットして
いる。このため、ロボットをＣＰ　（Ｃｏｎ＋１ｎｕｏ
ｕｓ　Ｐ　ａｓｓ）制御するための関節座標と直交座標
との間の座標変換計算において常にこのオフセット量を
考慮せねばならず、この計算が複雑になっていた。この
ことは、制御装置において演算に使われるメモリの容量
が大きくなる等の不利益をもたらすものであった。

本発明は、上記従来の問題点を改善し、かつこの種の機
械に基本的に要求される特徴を維持した工業用ロボット
であって、具体的には下記に示すような特徴を宵する工
業用ロボットを提供することを目的としている。

（−）動作範囲が大きい。

（ニ）メンテナンスが容易。

（三）関節座標と直交座標との間の座標変換計算が容易
。

（四）重量物がバランス良く配され、モーターや軸受に
かかる負荷が小さい。

（五）組み立て易い。

（六）教示作業がし易い。

「課題を解決するための手段」本発明の工業用ロボットは、軸線Ａを中心として回動す
る旋回ベースと、該旋回ベースに前記軸線Ａと同一線上
にない軸線Ｂを中心として回動自在に支持された第１ア
ームと、該第１アームに前記軸線Ｂと同一線上にない軸
線Ｃを中心として回動自在に支持された第２アームと、
該第２アームの先端に前記軸線Ｃと同一線上にない軸線
りを中心として回動自在に支持された手首機構とよりな
り、前記手首機構に作業ツール等を取り付けて用いる工
業用ロボットにおいて、上記軸線Ｂ　、Ｃ、Ｄを中心と
する連結部の少なくとも一箇所は、互いに連結された部
材の一方が他方の部材を片持状態に支持することを特徴
としている。

また、前記手首機構を駆動する電動モーターを前記第２
アームの回動中心から前記手首部と反対側に伸びるケー
スに設けたことを特徴としている。

また、前記ケースを前記第２アームより上方に設けたこ
とを特徴としている。

また、前記手首機構を駆動する電動モーターの中で、前
記軸線りを中心とする前記手首機構の回動を駆動する電
動モーターを、前記第２アームの回動中心から最も遠い
位置に配置したことを特徴としている。

また、前記第２アームを前記第１アームの一側部に片持
状に取り付けるとともに、前記手首機構を駆動する電動
モーターを前記第２アームの前記第１アーム側に設け、
前記第２アームの回動を駆動する電動モーターを前記第
２アームの前記第１アームと反対側に設けたことを特徴
としている。

また、前記手首機構を駆動する電動モーターの駆動力を
、前記第２アーム内に配設されたベルトにより前記手首
機構まで伝達するようにしたことを特徴としている。

また、前記第１アームと前記手首機構を、前記第２アー
ムの一側部に連結したことを特徴としている。

さらに、前記軸線Ａを含みかつ軸線りと直交する平面内
に、前記手首の回転軸線Ｅを配置したことを特徴として
いる。

「作用」本発明の工業用ロボットは、軸線Ｂ　、Ｃ、Ｄを中心と
する連結部の少なくとも一箇所で、互いに連結された部
材の一方が他方の部材を片持状態に支持しているため、
前記他方の部材が大きく回動しても前記部材の一方と他
方の部材との干渉が起こらない。また、これにより面述
の狭あい部は、軸線Ｂ　、Ｃ、Ｄ毎に一箇所のみとなる
。

また、手首機構駆動用のモーターが第２アームの回動中
心に対して、手首機構と反対側に配されているため、前
記モーターの重量はカウンターウェイトとして作用し、
第２アーム及び手首機構の重量により生じる前記回動中
心口りの力のモーメントを打ち消すように働く。そして
、前記手首機構を駆動する電動モーターの中で、前記軸
線りを中心とする前記手首機構の回動を駆動する電動モ
ー９−を、前記第２アームの回動中心から最も遠い位置
に配置している。このため、前記手首機構を駆動する電
動モーターの中で最も重いモーターが、前記第２アーム
の回動中心から最も遠い位置に配置されることになり、
上記カウンターウェイトとしての作用が大いに発揮され
る。

また、手首機構を駆動するモーターが、第２アームより
も上方に位置するケースに設けられているため、第１ア
ームと第２アームとが一直線上に配されるように第２ア
ームが回動しても、前記モーターあるいはケースと第１
アームは干渉しない。

また、手首機構を駆動する電動モーターと手首機構は第
２アームの第１アーム側に設けられ１．第２アームの回
動を駆動する電動モーターは第２アームの第１アームと
反対側に設けられている。このため、手首機構を駆動す
るモーターと手首機構の重量は、第２アーム及び第２ア
ームを駆動する電動モーター等の重量により第２アーム
を支持する軸受に加わる負荷モーメントを打ち消すよう
に作用する。

また、手首機構駆動用のモーターの駆動力を手首機構ま
で伝達する手段は、取り付け、取り外しが容易なベルト
が用いられている。このため、第２アームの分解２組立
作業が容易になる。

さらに、軸線Ａを含む平面内に、手首機構の軸線りに直
交する回転軸線Ｅが配置されており、かつ第２アームは
前記平面から離れて配されている。

このため、ロボットの軸構成が最終的にオフセットのな
いものになり、また前記回転軸線Ｅの後ろ側（軸線へ〇
側）には、部材の存在しない空間ができる。

「実施例」以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図により説明す
る。

第１図は、６自由度工業用ロボットの全体を示す図であ
る。図において、１４はベースである。

ベース１４の上には、旋回駆動部１５が設けられている
。旋回駆動部１５の上には、ベース１４に固定された軸
線Ａを中心として回動する旋回ベース１６が設けられて
いる。旋回ベース１６の上には、旋回ベース１６に固定
され軸線Ａと直交する軸線Ｂを中心として回動する第１
アーム１７が設けられている。また、旋回ベース１６の
上には、第１アーム駆動部１８が設けられている。

そして、第１アーム１７の先端部には、第１アーム１７
に固定され軸線Ｂと平行な軸線Ｃを中心として回動する
第２アーム１９が設けられている。

この第２アーム１９と第１アーム１７の連結部には、第
２アーム駆動部２０が設けられている。また、第２アー
ム１９の後部には、手首駆動部２１が設けられている。

さらに、第２アーム１９の先端には、手首機構２２が設
けられている。手首機構２２には、ケース２３．ケース
２４及び取付軸２５が設けられている。ケース２３は、
第２アーム１９に固定され軸線Ｃに平行な軸線りを中心
として回動するようになっている。ケース２４は、ケー
ス２３に固定され軸線りに直交する軸線Ｅを中心として
回動するようになっている。取付軸２５は、ロボットに
作業をさせるための作業ツール等を取り付けるもので、
ケース２４に固定され軸線Ｅに直交する軸線Ｆを中心と
して回動するようになっている。　ここで、第１アーム
は軸線Ａを含む平面上に存在するようになっている。さ
らに、第２アーム１９は第１アーム１７に片持状に取付
けられ又ケース２３は第２アーム１９の第１アーム１７
側の側面に片持状に取付られて、軸線Ｅは軸線へを含み
かつ軸線りと直交する平面内に存在するようになってい
る。

以下、各部（旋回駆動部１５．第１アーム駆動部１８、
第２アーム駆動部２０１手首駆動部２１．手首機構２２
）の構成について順次詳細に説明する。

まず、旋回駆動部１５は、内部に旋回ベース１６の支持
機構、及び旋回ベース１６を回動させるためのモーター
等が設けられたものである。

つぎに、第２図は第１図において矢印Ｘで示す向きより
見た第１アーム駆動部１８の縦断面図である。図におい
て、１６は前記旋回ベースである。

旋回ベース１６は、円板部１６１と該円板部１６ａの上
面に互いに平行になるように形成された右側板部１６ｂ
と左側板部１６ｅとを有し、円板部１６ａが旋回駆動部
１５の上になるように配されて、前述のように、旋回駆
動部１５により支持されかつ回動させられるものである
。旋回ベース１６に形成された右側板部１６ｂの右側面
には、取付座２６を介して、モーター２７が固定されて
いる。モーター２７は電動式のもので、出力軸が軸線Ｂ
に一致するように配されている。また、前記右側板１６
ｂの左側面には、取付座２６を介して減速機２８か固定
されている。減速機２８は低トルクで高速な回転を高ト
ルクで低速な回転に変換するもので、入力軸２８ａと出
力軸２８ｂとを同軸線上に何し、該入力軸２８！と出力
軸２８ｂが軸線Ｂに一致するように配されている。また
、減速機２８は内部に軸受を有し、出力軸２８ｂに加わ
るラジアル方向またはスラスト方向の負荷を受けること
ができる。

この減速機２８の入力軸２８１は、モーター２７の出力
軸に取り付けられている。そして、このｍｆ記記入輪軸
２８！モーター２７の出力軸に取り付く部分にはギー等
の回転伝達手段が設けられ、これによりモーター２７の
出力軸の回転が前記入力軸２８λに伝わるようになって
いる。

また、旋回ベース１６の上には、前述のように、第１ア
ーム１７が設けられている。第１アーム１７は、第２図
、第３図に示すように、円筒状のアーム本体部１７ｇと
、該アーム本体部１７ａの両端にその軸線がアーム本体
部１７ａの軸線に直交するように設けられた円筒状部１
７ｂ、１７ｃとを有するものである。また、第１アーム
１７の円筒状部１７ｂ内には円筒状部１７ｂの軸線に直
交する平面に沿う板状部１７ｄ、１７ｅが、円筒状部１
７ｃには円筒状部１７ｃの軸線に直交する平面に沿う板
状部１７【が形成されている。この第１アーム１７は、
円筒状部１７ｂの軸線が第１アーム駆動部１８の軸線Ｂ
に一致するように配されて、前記板状部１７ｄが前記出
力軸２８ｂに固定され、前記板状部１７ｅが前記左側板
１６ｃに固定された支持材２９に軸受３０を介して取り
付けられることにより、軸線Ｂのまわりに回動自在にな
っている。

第３図は、第２アーム駆動部２０の水平断面を上から見
た図である。１７ｃは前記菜ｌアーム１７の円筒状部で
ある。この円筒状部１７ｃに形成された板状部１７（の
図において右側面には、減速機３１が固定されている。

減速［３１は、前記減速機２８と同様のもので、同軸線
上に入力軸３１ａと出力軸３１ｂとを有し、該入力軸３
１ａと出力＠３１ｂの中心線が軸線Ｃに一致するように
配置されている。

また、前記円筒上部１７ｃの第３図において右側には、
前述のように、第２アーム１９が設けられている。第２
アーム１９は、第４図、第５図に示すように、全体とし
て箱状をなしており、略直方体状のアーム本体部１９ａ
と、該アーム本体部１９ａの端部に形成され、アーム本
体部１９＆の中心線Ｇに対して前記中心線Ｇに直交する
方向に張り出す室１９ｃを有するアームベース部１９ｂ
とよりなるものである。そして、前記アームベース部１
９ｂの第５図において向こう側の側面には円環状のポス
３２が形成され、該ポス３２の中心軸線上に位置して前
記アームベース部１９ｂの両側壁には孔３３．３４がそ
れぞれ形成されている。また該孔３３の周囲には、前記
アームベース部１９ｂ内に突出するポス３５が形成され
ている。さらに、前記室１９ｃの第５図において向こう
側の側面には開口部１９ｄが設けられている。この第２
アーム１９は、前記アーム本体部１９ａが水平になった
時に前記室１９ｃが上方に張り出すような向きで、前記
孔３３内に前記減速機３１の入力軸３１ａが位置するよ
うにに配されて、前記ポス３２が前記減速機３１の出力
軸３１ｂに固定され、前記ポス３５が軸受３６を介して
前記入力軸３１ａに取り付けられることにより、軸線Ｃ
を中心として回動自在になっている。

また、前記アームベース部１９ｂの第３図において右側
にはモーター３７が設けられている。モーター３７は、
出力軸３７ａが前記孔３４内で軸線Ｃ上に位置するよう
に配されて、取付座３８を介して前記アームベース１９
ｂの側壁に固定されている。このモーター３７の出力軸
３７１は、前記減速機３１の入力軸３１ａに取り付けら
れている。そして、この前記モーター３７の出力軸　３
７ａが前記減速機３１の入力軸３１ａに取り付く部分に
は、キー等の回転伝達手段が設けられている。

これにより、前記モーター３７の出力軸３７！の回転は
前記減速機３１の入力軸３１＆に伝わるようになってい
る。

第４図は、第２アーム１９．手首駆動部２１及び手首機
構２２の水平断面図であって、第５図の■−■断面視図
親図る。また、第５図は第２アーム１９の縦断面図であ
る。

第４図において、全体として符号２１で示す部分が前述
の手首駆動部である。図において１９ｂは第１アーム１
９のアームベース部である。このアームベース部１９ｂ
の図において上側すなわち第１アーム１７の側には、取
付座３９が設けられている。取付座３９は、板部３９３
と該板部３９ａの側面より伸びる円筒状のポス部３９ｂ
とよりなる。この取付座３９の板部３９！には、ボス部
３９ｂの軸線上に位置して取付穴４０が、さらに該取付
穴４０の横に略−直線上に並ぶようにして取付穴４１，
４２が形成されている。また、この取付座３９は、前記
ボス部３９ｂが前記室１９ｃ内に位置し萌記坂部３９ａ
が前記開口部１９ｄを覆うように配されて、前記アーム
ベース部１９ｂに固定されている。

そしてこの時、取付穴４０．４１．４２の中心は、第５
図に示すように、前記アーム本体部１９＆の中心線Ｇに
対して上方にＨだけ離れ中心線Ｇに平行な直線上に配さ
れるようになっている。取付座３９の取付穴４０，４１
．４２の中心線上には、それぞれモーター４３，４４．
４５が設けられている。

モーター４３，４４．４５は、その出力軸４３ａ、４４
ａ、４５ａがそれぞれ取付穴４０，４１．４２より前記
室１９ｃ内に突出し軸方向が第２アーム１９の長手方向
と直交するように配されて、取付座３９に固定されてい
る。また、取付座３９の前記室１９ｃと反対側には、モ
ーター４３，４４．４５を覆うようにケース４６が取り
付けられている。

ここで、上記寸法Ｈはケース４６の寸法に対して十分大
きく設定され、第６図に示すように、第１アーム１７と
第２アーム１９が一直線上になるように第２アーム１９
が回動しても、ケース４６と第１アーム１７は干渉しな
いようになっている。

前記室１９ｃ内でモーター４３の軸線上には、ハーモニ
ックドライブ４７が設置すられている。ハーモニックド
ライブ４７は、入力軸であるウェーブジェネレータ４７
ａと出力軸であるサーキュラ−スプライン４７ｂを有す
るもので、該ウェーブジェネレータ４７ａには軸線上に
位置して取付穴４７ｃが形成されている。このハーモニ
ックドライブ４７は、軸線がモーター４３の軸線に一致
するように配されて、前記ボス部３９ｂに固定されてい
る。

また、このハーモニックドライブ４７の取付穴４７ｃに
は前記出力軸４３！が取り付けられている。

そして、前記取付穴４７ｃにモーター４３の出力軸４３
１が取り付く部分には、キー等の回転伝達手段が設けら
れている。これにより、前記出力軸４３ａの回動が前記
ウェーブジェネレータ４７！に伝わるようになっている
。

また、前記室１９ｃ内には、ノ１−モニツクドライブ４
７の外周を覆うように、歯付ベルト用のプーリー４８が
設けられている。このプーリー４８は、内周面の一部が
前記サーキュラ−スプライン４７ｂの外周に嵌合するよ
うにされて、前記サーキュラ−スプライン４７ｂに固定
されるとともに、軸受４９を介して前記ボス部３９ｂに
回動自在に取り付けられている。これにより、プーリー
４８は、前記サーキュラ−スプライン４７ｂと一体トな
って回動するようになっている。また、モーター４４．
４５の出力軸４４ａ、４５ａには、それぞれプーリー５
０．５１が固定されている。

また、前記アームベース部１９ｂ内で、前記アームベー
ス部１９ｂと前記アーム本体部１９＆との接合部付近に
は、第４図、第５図に示すように、尤ン／ヨンプーリ−
５２，５２，５３，５３，５４゜５４が設けられている
。テンショングーリー５２゜５３．５４は、図示してい
ないシャフトあるいは軸受等により支持されて、前記ア
ームベース部１９ｂ内に回動自在に設けられている。ま
た、このテンンヨンプーリ−５２，５３，５４は、これ
を支持するンヤフト等を位置変更可能に設ける等により
、位置調整が可能になっている。

つぎに、第４図において、全体として符号２２で示す部
分が前述の手首機構である。図において１９ｉは前記第
２アーム１９のアーム本体部である。このアーム本体部
１９ａの先端部の第１アーム１７側（図において上側）
には、前述のケース２３が設けられている。ケース２３
は、開口部５５ａををするギヤ室５５形成するケース本
体部２３よと、該ケース本体部２３ｍの側面より伸びる
円筒状の軸部２３ｂとよりなるものである。このケース
２３は該軸部２３ｂが前記アーム本体部１９Ｊの側面か
ら前記アーム本体部１９ａ内に突出するように配されて
、軸受５６を介して前記アーム本体１９ａの側壁に取り
付けられ、軸線りの回りに回動自在になっている。また
、ケース２３の軸部２３ｂの外周には、歯付ベルト用の
プーリー５７が固定されている。ここで、プーリー５７
の位置は、プーリー５７と前述の手首駆動部２１のプー
リー４８とが相対向するようになっている。

前記軸部２３ｂ内の軸線り上には、傘歯車５８か設けら
れている。傘歯車５８は、軸線上に貫通穴を有する中空
構造をしており、歯車部５８１と円筒状の軸部５８ｂと
よりなる。この傘歯車５８は、軸部５８ｂがケース２３
の軸部２３ｂ内に位置し歯車部５８ａが前記ギヤ室５５
内に位置するように配されて、軸受５９，６０を介して
前記軸部２３ｂ内に取り付けられ、軸線りの回りに回動
自在になっている。この傘歯車５Ｂの軸部５８ｂの端部
外周には、前述の手首駆動部２１のプーリー５１と相対
向する位置に、歯付ベルト用のプーリー６１が固定され
ている。

傘歯車５８内の軸線り上には、シャフト６２が設けられ
ている。シャフト６２は丸棒状をしており、一端が傘歯
車５８の歯車部５８１内よりギヤ室５５内に突出し、他
端が傘歯車５８の軸部５８ｂより伸び前記アーム本体部
１９ｂの側壁に至るように配されている。このシャフト
６２は、軸受６３を介して傘歯車５８内に、軸受６４を
介して前記アーム本体１９ａの側壁に固定された支持部
材６５に取り付けられ軸線りの回りに回動自在になって
いる。このシャフト６２のギヤ室５５側の端部には傘歯
車６６が固定されている。また、シャフト６２には、前
記プーリ６１と前記軸受６４の間で前述の手首駆動部２
１のプーリー５０と相対向する位置に、歯付ベルト用の
プーリ６７が固定されている。

ケース２３に形成されたギヤ室５５内には、ハーモニッ
クドライブ６８が設けられている。ハーモニックドライ
ブ６８は、入力軸であるウェーブジェネレータ６８ａと
出力軸であるサーキュラスプライン６８ｂを有するもの
で、該ウェーブジェネレータ６８！には軸線上に位置し
て取付穴６８ｃが形成されている。このハーモニックド
ライブ６８は、軸線が軸線Ｅに一致するように配されて
、前記ケース本体部２３１に固定されている。

前記ギヤ室５５の軸線Ｅ上には、傘歯車６９が設けられ
ている。傘歯車６９は、軸線上に貫通穴を有する中空構
造をしており、前記傘歯車５８の歯車部５８３とかみ金
う歯車部６９ａと円筒状の軸部６９ｂとよりなる。この
傘歯車６９は、前記軸部６９ｂがハーモニックドライブ
６８の取付穴６８ｃに嵌合し、前記歯車部６９ａが前記
歯車部５８ａと所定のバックラッシをもってかみ合うよ
うに配されて、軸受７０を介して前記ケース本体２３δ
に取り付けられ、軸線Ｅの回りに回動自在になっている
。また、前記軸部６９ｂとハーモニックドライブ６８の
取付穴６８ｃとの嵌合部には、キー等の回転伝達手段が
設けられ、前記軸部６９ｂの回転がハーモニックドライ
ブ６８のウェーブジェネレータ６８！に伝わるようにな
っている。

傘歯車６９内の軸線Ｅ上には、シャフト７１が設けられ
ている。シャフト７１は、丸棒状をしており、一端が傘
歯車６９の歯車部６９ａ内より突出し、他端が傘歯車６
９の軸部６９ｂより突出するように配されている。この
シャフト７１は、軸受７２．７３を介して傘歯車６９内
に取り付けられ、軸線Ｅの回りに回動自在になっている
。また、シャフト７１の前記歯車部６９！側の端部には
、前記傘歯車６６と所定のバックラッシをもってかみ合
うように配された傘歯車７４が固定されている。さらに
、シャフト７１の前記軸部６９ｂ側の端部には、傘歯車
７５が固定されている。

ケース２３の開口部５５ａ側には、前述のケース２４が
設けられている。ケース２４は、ギヤ室７６．７７を有
するケース本体２４晶とギヤ室７６の側壁より伸びる円
筒状の軸部２４ｂとによりなる。このケース２４は、前
記軸部２４ｂが前記開口部５５ａより前記ギヤ室５５内
に伸び前記ハーモニ７クドライブ６８のサーキュラ−ス
プライン６８ｂまで至るように配されている。またこの
ケース２４は、前記細部２４ｂが軸受７８を介し、て前
記ケース本体部２３ａに取り付けられるとともに前記軸
部２４ｂの端部が前記サーキュラスプライン６８ｂに固
定され、前記サーキュラスプライン６８ｂの回動により
前記軸線Ｅの回りに回動するようになっている。

ケース２４に形成されたギヤ室７７内には、ハーモニッ
クドライブ７９が設けられている。ハーモニックドライ
ブ７９は、入力軸線であるウェーブジェネレータ７９ａ
と出力軸線であるサーキュラスプライン７９ｂを有する
もので、該ウェーブジェネレータ７９３には軸線上に位
置して取付穴７９ｃが形成されている。このハーモニッ
クドライブ７９は、軸線が軸線Ｆに一致するように配さ
れて、前記ケース本体部２４ａに固定されている。

また、前記ケース本体部２４ａ内の軸線Ｆ上には、ンヤ
フト８０が設けられている。シャフト８０は、丸棒状を
しており、一端がギヤ室７６内に他端がギヤ室７７内に
突出するように配され、軸受８１，８２を介して前記ケ
ース本体２４ａに回動自在に取り付けられている。この
シャフト８０のギヤ室７６側の端部には、前記単歯＃Ｌ
７５と所定のバ７クラッシをもってかみ合うように配さ
れた傘歯車８３が固定されている。また、シャフト８０
のギヤ室７７側の端部は、ハーモニックドライブ７９の
ウェーブジェネレータ７９！に形成された取付穴７９ｃ
に嵌合している。そして、このシャフト８０と前記取付
穴７９ｃとの嵌合部にはキー等の回転伝達手段が設けら
れており、シャフト８０の回転が前記ウェーブジェネレ
ータ７９＆に伝わるようになっている。

また、軸線Ｆ上であって前記ギヤ室７７内の手首機構２
２先端側には、前述の取付軸２５が設けられている。取
付軸２５は、段付丸棒状をしており、小径部２５ａと大
径部２５ｂよりなる。この取付軸２５は、大径部２５ｂ
が前記ギヤ室７７内に配され小径部２５ａが前記ギヤ室
７７より手首機構２２先端側に突出するように配され、
軸受８４を介して前記ケース本体部２４！に回動自在に
取り付けられている。また、この取付軸線２５の大径部
２５ｂ側の端部はハーモニックドライブ７．９のサーキ
ュラ−スプライン７９ｂに固定され、前記サーキュラ−
スプライン７９ｂの回動により取付軸２５が回動するよ
うになっている。

そして、第２アーム１９内には、無端歯付ベルト８５，
８６．８７が設けられている。この無端歯付ベルト８５
，８６．８７は、それぞれプーリー５７とプーリー４８
．プーリー６７とプーリー５０゜プーリー６１とプーリ
ー５１に取り付けられている。また、この無端歯付ベル
ト８５，８６．８７は、第５図に示すように、それぞれ
テンションプーリー５２．５２．５３，５３，５４．５
４により通過経路が途中で折曲するようにされ、第２ア
ーム１９の側壁等と干渉することがないように配されて
周回するようになっている。さらに、無端歯付ベルト８
５，８６．８７の張力は、それぞれテンションプーリー
５２．５３．５４の位置を調整することにより、所定の
値になっている。

そして、また各モーターは、図示していない制御装置に
より、その始動、停止及び動作の速さと向きを制御され
るようになっている。

つぎに、上記の構成よりなるロボットの動作について説
明する。

まず、旋回駆動部１５内に設けられたモーター等が動作
すると旋回ベース１６が回動する。これにより、ロボッ
トの第１アーム１７．第２アーム１９、手首機構２２を
含む旋回ベース１６上に取り付けられた部分が軸線Ａの
回りに回動する（以下、この回動を゛旋回動作゛と呼ぶ
。）。

また、モーター２７が動作しその出力軸が回動すると、
その回動は減速機２８により低速で高トルクに変換され
て第１アーム１７に形成されだ円板状部１７ｄに伝わり
、第１アーム１７が回動する。これにより、第１アーム
１７及び第２アーム１９、手首機構２２を含む第１アー
ム１７に取り付けられた部分が軸線Ｂの回りに回動する
（以下、この回動を“アーム前後動作“と呼ぶ。）。

また、モーター３７が動作しその出力軸３７為が回動す
ると、その回動は減速機３１により低速で高トルクに変
換されて第２アーム１９に形成されたポス３２に伝わり
、第２アーム１９が回動する。これにより、第２アーム
１９及び手首機構２２を含む第２アーム１９に取り付け
られた部分が軸線Ｃの回りに回動する（以下、この回動
を“アーム上下動作”と呼ぶ。）。

また、モーター４３が動作しその出力軸４３１が回動す
ると、その回動はハーモニックドライブ４７により低速
で高トルクに変換されて、プーリー４８．無端歯付ベル
ト８５を介してプーリー５７に伝わり、プーリー５７に
固定されたケース２３か回動する。これにより、ケース
２３及びケース２４．取付軸２５を含むケース２３に取
り付けられたものが軸線りの回りに回動する（以下、こ
の回動を“手首曲げ動作″と呼ぶ。）。

また、モーター４５か動作しその出力軸４５＆が回動す
ると、その回動はプーリー５１．無端歯付ベルト８７を
介してプーリー６１に伝わり、プーリー６１に固定され
た傘歯車５Ｂが回動する。

そして、傘歯車５８の回動により、傘歯車６９が回動す
るとその回動はバーそニックドライブ６８により低速で
高トルクに変換されて、ケース２４の軸部２４ｂに伝わ
り、ケース２４が回動する。

これにより、ケース２４と取付軸２５を含むケース２４
に取り付けられたものが軸線Ｅの回りに回動する（以下
、この回動を“手首振り動作”と呼ぶ。

）。

さらに、モーター４４が動作しその出力軸４４ａが回動
すると、その回動はプーリー５０．無端歯付ベルト８６
を介してプーリー６７に伝わり、プーリー６７に固定さ
れたシャフト６２が回動する。

このシャフト６２の回動は、傘歯車６６、傘歯車７４を
介してシャフト７１に伝わり、シャフト７１か回動する
。そして、シャ７ト７１の回動は傘歯車７５．傘歯車８
３を介してシャフト８ｏに伝わり、シャフト８０が回動
する。すると、シャフト８０の回動はハーモニックドラ
イブ７９により低速で高トルクに変換されて、取付軸２
５の大径部２５ｂに伝わる。これにより、取付軸２５が
回動する（以下、この回動を“手首捻り動作”と呼ぶ。

）。

そして、図示していない制御装置は、各モアターの始動
、停止及び動作の速さと向きを制御することにより、上
記各軸の動作（旋回動作、アーム前後動作、アーム上下
動作１手首曲げ動作１手首振り動作９手首捻り動作）の
始動、停止及び動作の速さと向きを制御する。これによ
り、取付軸２５に取り付けられた作業ツール等は、各動
作の動作範囲内において、空間上を３次元的に所定の軌
跡を描いてかつ所定の速度で移動させられるとともに、
各時点で所定の方向に向けられる。こうして、ロボット
は所望の作業をすることになる。

ここで、上記制御方法としては、従来と同様の方式によ
ることができる。

本実施例の工業用ロボットは、以下のような長所を有す
る。

第一に、第２アーム１９は第１アーム１７に片持状に取
り付けられているため、第２アーム１９が大きく回動し
ても第１アーム１７と第２アーム１９の干渉が起こらな
い。また、手首曲げ動作。

手首振り動作１手首捻り動作用のモーター４３，４４．
４５は、第２アーム１９の中心線に対してモーター４３
，４４．４５を覆うケース４６と第１アーム１７との干
渉を避ける方向に所定距離Ｈ離れて配置されているため
、第６図に示すように、第１アーム１７と第２アーム１
９とが一直線上に配されるように第２アーム１９が回動
しても、前記ケース４６と第１アーム１７は干渉しない
。このため、前記アーム上下動作の動作範囲を従来より
も大きくすることができる。

第二に、前記アーム上下動作９手首曲げ動作１手首振り
動作において回動する部材（それぞれ、第２アーム１９
．ケース２３．ケース２４）は、それらを支持する部材
（それぞれ、第１アーム１７．第２アーム１９．ケース
２３）に片持状に取り付けられている。これにより、前
述の狭あい部は、前記各軸部に一箇所のみとなる。この
ため、構造が簡単で組立作業がし易く、またメンテナン
スが容易である。

第三に９、手首振り動作の中心軸である軸線Ｅが軸線り
と直交しかつ旋回動作の中心軸である軸線Ａを含む平面
内にあり、かつ第２アーム１９は該平面から離れて配さ
れている。このため、ロボットをｃｐ制御するための庄
原変換計算が容易になるとともに、教示作業時等に人が
第２アーム１９にじゃまされることなく軸線Ｅ（ケース
２３）の後ろ側（軸線Ａの側）から、作業ツールの方向
又は作業ツールとワークとの相対位置等を肉眼で確認で
きる。

第四ニ、手首ｆ［１２２ｉｔＫａ用ｃｒ＞モーｙ−４３
゜４４．４５は全て軸線Ｃに対して、手首機構２２と反
対側に配されてカウンターウェイトとして作用し、第２
アーム１９及び手首機構２２の重量により生じる軸線０
回りの力のモーメントを打ち消すように働く。また、手
首機構２２駆動用のモーターの中で、最も容量が大きく
重量が重い手首曲げ動作用のモーター４３が軸線Ｃから
最も遠い位置にあるので、この作用は大いに発揮され、
第２アーム１９を駆動するモーター３７に加わる負荷を
小さくする。このため、前記モーター３７の容量が小さ
い。

第五に、手首機構２２駆動用モーター４３，４４．４５
と手首機構２２は、第２アーム１９の側面から第１アー
ム１７の方に伸びるように配設されている。このため、
モーター４３，４４．４５と手首機構２２の重量は、ｖ
ｇ２ア７ム１９等Φ等量重量り第２アーム１９を支持す
る減速機３１に内臓された軸受に加わる負荷モーメント
を打ち消すように作用する。これにより、前記軸受の寿
命が長い。

第六に、モーター４３，４４．４５の駆動力を手首機構
２２まで伝達する手段としては取り付け。

取り外しが容易なベルトが用いられている。このため、
第２アーム１９の組立作業が容易で分解点検等のメンテ
ナンス作業が容易である。

第七に、手首振り動作１手首捻り動作において回動する
部材（ケース２４．取付軸２５）は、減速機（ハーモニ
ックドライブ６８．７９）の出力軸（サーキュラ−スプ
ライン６８ｂ、７９ｂ）に直接取り付けられ、回動を伝
達する連鎖の最終段で減速が行なわれている。このため
、モーター４４．４５の出力軸４４！、４５！の回動を
ハーモニックドラ、イブ６８．７９に伝達する伝達手段
は、全て前記出力軸４４ｉ、４５ｉと同じ低いトルクを
伝達すれば良いので、前記伝達手段が　コンパクトで扱
い易い物になっている。すなわち、モーター４４８４５
から手首機構２２までは幅小なベルトが用いられており
１手首機構２２内では小形な傘歯車が用いられている。

第八に、上記第七の場合と同様、手首振り動作。

手首捻り動作において回動する部材は、減速機の出力軸
に直接取り付けられ、その間にバックラッシを有する伝
達手段がない。このため、モーター４４．４５の出力軸
４４ａ、４５ａの回動をハーモニックドライブ６８．７
９に伝達する伝達手段のパックラッシによる前記回動す
る部材のバックラッシの大きさは、伝達手段のバックラ
ッシの大きさに対して前記減速機の減速比倍だけ小さな
値になる。このため、前記回動する部材のバックラッシ
が小さく手首振り動作１手首捻り動作の繰返し精度が高
い。

「発明の効果」本発明の工業用ロボットは、軸線Ｂ　、Ｃ、Ｄを中心と
する連結部の少なくとも一箇所で、互いに連結された部
材の一方が他方の部材を片持状態に支持しているため、
前記他方の部材が大きく回動しても前記部材の一方と他
方の部材との干渉が起こらない。このため動作範囲が大
きいという効果を有する。また、これにより前述の狭あ
い部は、軸線Ｂ　、Ｃ、Ｄ毎に一箇所のみとなる。この
ため、構造が簡単で組立作業がし易く、またメンテナン
スが容易であるという効果を有する。

また、手首機構駆動用のモーターが第２アームの回動中
心に対して、手首機構と反対側に配されているため、前
記モーターの重量はカウンターウェイトとして作用し、
第２アーム及び手首機構の重量により生じる前記回動中
心口りの力のモーメントを打ち消すように働く。さらに
、前記手首機構を駆動する電動モーターの中で、前記軸
線りを中心とする前記手首機構の回動を駆動する電動モ
ーターを、前記第２アームの回動中心から最も遠い位置
に配置している。このため、前記手首機構を駆動する電
動モーターの中で最も重いモーターが、前記第２アーム
の回動中心から最も遠い位置に配置されることになり、
上記カウンターウェイトとしての作用が大いに発揮され
、第２アームを駆動するモーターの負荷が小さい。この
ため、第２アームを駆動するモーターの容量が小さいと
いう効果を有する。

まｌ；、手首機構を駆動するモーターが、第２アームよ
りも上方に位置するケースに設けられているため、第１
アームと第２アームとが一直線上に配されるように第２
アームが回動しても、前記モ−ターあるいはケースと第
１アームは干渉しない。

このため、動作範囲を従来よりも大きくすることができ
るという効果を有する。

また、手首機構を駆動する電動モーターは第２アームの
第１アーム側に設けられ、第２アームの回動を駆動する
電動モーターは＄２アームの第１アームと反対側に設け
られている。このため、手首機構を駆動するモーターの
重量は、第２アーム及び第２アームを駆動する電動モー
ター等の１Ｌ量により第２アームを支持する軸受に加わ
る負荷モーメントを打ち消すように作用する。これによ
り、前、記軸受の寿命が長いという効果を有する。

また、手首機構駆動用のモーターの駆動力を手首機構ま
で伝達する手段として、取り付け、取り外しが容易なベ
ルトを用いている。このため、第２アームの組立作業が
容易であるとともに分解点検等のメンテナンス作業が容
易である。

さらに、軸線Ａを含みかつ軸線りと直交する平面内に、
手首機構の回転軸線Ｅが配置されており、かつ第２アー
ムは前記平面から離れて配されている。このため、ロボ
ットの軸構成がオフセットのな１７１ものになり、また
前記回転軸線Ｅの後ろ側（軸線Ａの側）には、部材の存
在しない空間ができる。

このため、ロボットをＣＰ制御するための座標変換計算
が容易になるとともに、教示作業時等に人が第２アーム
にじゃまされることなく前記回転軸線Ｅの後ろ側（軸線
Ａの側）から、作業ツールの方向又は作業ツールとワー
クとの相対位置等を肉眼で確認できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の工業用ロボットの一実施例を
示す図である。第１図は工業用ロボットの全体の斜視図
である。また、第２図は第１アーム駆動部の断面図であ
る。また、第３図は第２アーム駆動部の断面図である。また、第４図は手首駆動部と手首機構の水平断面図であ
って、第５図のｒＶ−ＩＶ断面視図である。また、第５
図は第２アムの縦断面図である。さらに、第６図はロボ
ットの姿勢を示す図であって、ロボットを側面より見た
図である。また、＠７図は従来の工業用ロボットの斜視図である。＠１　図１４・・・ベース、１６・・・・・・旋回ベース、７・
・・・・・第１アーム、１９・・・・・・第２アーム２
・・・・・・手首機構、３．４４．４５・・・・・・電動モーター６・・・・・
・ケース、５．８６．８７・・・・・・ベルト（無端歯付ベルト）
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸線Ａを中心として回動する旋回ベースと、該旋
回ベースに前記軸線Ａと同一線上にない軸線Ｂを中心と
して回動自在に支持された第１アームと、該第１アーム
に前記軸線Ｂと同一線上にない軸線Ｃを中心として回動
自在に支持された第２アームと、該第２アームの先端に
前記軸線Ｃと同一線上にない軸線Ｄを中心として回動自
在に支持された手首機構とよりなり、前記手首機構に作
業ツール等を取り付けて用いる工業用ロボットにおいて
、前記第２アームを前記第１アームの一側部に片持状に
取り付けるとともに、前記手首機構を駆動する電動モー
ターを前記第２アームの前記第１アーム側に設け、前記
第２アームの回動を駆動する電動モーターを前記第２ア
ームの前記第１アームと反対側に設けたことを特徴とす
る工業用ロボット。
（２）請求項１記載の工業用ロボットにおいて、前記手
首機構を駆動する電動モーターを前記第２アームの回動
中心から前記手首部と反対側に伸びるケースに設けたこ
とを特徴とする工業用ロボット。
（３）請求項２記載の工業用ロボットにおいて、前記ケ
ースを前記第２アームより上方に設けたことを特徴とす
る工業用ロボット。
（４）請求項２記載の工業用ロボットにおいて、前記手
首機構を駆動する電動モーターの中で、前記軸線Ｄを中
心とする前記手首機構の回動を駆動する電動モーターを
、前記第２アームの回動中心から最も遠い位置に配置し
たことを特徴とする工業用ロボット。
（５）請求項２又は３記載の工業用ロボットにおいて、
前記手首機構を駆動する電動モーターの駆動力を、前記
第２アーム内に配設されたベルトにより前記手首機構ま
で伝達するようにしたことを特徴とする工業用ロボット
。
（６）請求項１又は２又は３記載の工業用ロボットにお
いて、前記第１アームと前記手首機構を、前記第２アー
ムの同じ側に連結したことを特徴とする工業用ロボット
。
（７）請求項７記載の工業用ロボットにおいて、前記軸
線Ａを含みかつ軸線Ｄと直交する平面内に、前記手首機
構の回転軸線Ｅを配置したことを特徴とする工業用ロボ
ット。