JPH0226342A - 産業用ロボットのアウターアーム駆動装置 - 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〉 この発明は産業用ロボットのアウターアーム駆動装置に
関し、さらに詳細にいえば、関節型の産業用ロボットに
おいて、関節よりも先端部りに位置するアウターアーム
を駆動するための装置に関する。

〈従来の技術〉 従来から産業用ロボットとして、直交座標型のものと関
節型のものとが提供されており、関節型の産業用ロボッ
トは、インナーアーム（ロボット本体側のアーム）に対
してアウターアーム（手先側のアーム）が旋回可能に連
結されている。そして、インナーアーム側において駆動
力を与えることにより、駆動力に対応してアウターアー
ムが旋回させられるようにしており、この結果、手先部
を所望の位置にまで移動させることができるようにして
いる。

具体的には、第３図に概略を示すように、インナーアー
ム（２１）の先端部にリンク機構（２２）を取付け、リ
ンク機構の先端部にアウターアーム（２３）を取付けた
構成のアウターアーム駆動装置が採用されている。

このようなアウターアーム駆動装置を採用すれば、イン
ナーアームに内蔵された原動部（図示せず）を動作させ
ることによりリンク機構（２２）を構成する何れかのリ
ンクを所定角度だけ回動させることにより、対向するリ
ンクが同一角度だけ回動されるので、該当するリンクに
連結されたアウターアーム（２３）をリンクに追従させ
て動作させることができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記アウターアーム駆動装置においては、インナーアー
ム（２Ｉ）とアウターアーム（２３）とをリンク機構（
２２）で連結しているのであるから、リンク機構（２２
）の駆動力とアウターアーム（２３）の駆動力との関係
が非線形となり、アウターアーム（２３）の動作量を正
確に、かつきめ細かく制御することが困難になってしま
うという問題がある。また、リンク機構（２２）は各リ
ンクを回動させる必要があるので、必要な範囲にわたっ
てリンクを回動させるだけの空間を確保しておくことが
必要になり、かさ高くなってしまうとともに、インナー
アーム（２１）とアウターアーム（２３）との間に回転
関節と曲げ関節とを介在させるアーム構成を採用するこ
とが不可能になってしまうという問題がある。

さらに、リンク機構を構成するリンクは通常動作可能範
囲が限られているので、アウターアームの動作可能範囲
も限られてしまい、この結果、産業用ロボットの動作範
囲が制限されてしまうことになるという問題がある。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
リンク機構を使用することなくアウターアームを駆動す
ることができる新規な装置を提供することを目的として
いる。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の産業用ロボッ
トのアウターアーム駆動装置は、産業用ロボットのイン
ナーアームに対してインナーアームと直交する回転軸を
介してアウターアームが連結されているとともに、イン
ナーアームに第１歯車が設けられており、第１歯車と噛
合う１対の第２ｍ車が回転軸に回転自在に設けられてお
り、アウターアームに画策２歯車と噛合う第３歯車が設
けられており、しかも、第１歯車と各第２歯車との減速
比が互に異なる値に設定されている。

但し、上記第２歯車としては、第１歯車と噛合う歯車お
よび第３歯車と噛合う歯車を一体化したものであること
が好ましい。

また、上記第１歯車が第２歯車と噛合う１つの傘歯車で
あることが好ましい。

さらに、上記第１歯車が平歯車と傘歯車とを一体化した
ものであるとともに、同一方向に回転駆動されるように
１対設けられており、第２歯車および第３歯車が傘歯車
であってもよい。

く作用〉 以上の構成のアウターアーム駆動装置であれば、インナ
ーアームに設けられた第１歯車を回転駆動するだけでよ
く、第１歯車の回転が各第２歯車を介して第３歯車に伝
達されるので、第３歯車は所定方向に回転させられる。

この場合において、第１歯車と各第２歯車との間におけ
る減速比が互に等しければ、第３歯車は単に所定方向に
自転させられるだけであるが、両減速比は互に異なる値
に設定されているのであるから、減速比が大きい側の第
２歯車により第３歯車に制動力が与えられることになり
、減速比が小さい側の第２歯車の回転方向と反対側に移
動させられる力が第３歯車に与えられることになる。

したがって、第１歯車の回転量および減速比の差に対応
する角度だけアウターアームが回転軸を中心として回動
させられる。この結果、アウターアームの回動可能範囲
をほぼ３６０度に設定することができ、しかも、アウタ
ーアームの回動角度と第１歯車の回転量との関係が線形
であるから、アウターアームの制御を簡単に行なうこと
ができる。

そして、上記第２歯車が、第１歯車と噛合う歯車および
第３歯車と噛合う歯車を一体化したものである場合には
、第１歯車と第３歯車との相対位。

置関係、歯車形状等についての制約を緩和することがで
き、しかも両歯車間における回転力伝達機構が不必要に
なるので、全体として小形化することができる。

また、上記第１歯車が第２歯車と噛合う１つの傘歯車で
ある場合には、第１歯車の部分の構成を簡素化すること
ができ、アウターアーム駆動装置を全体として簡素化す
ることができる。

さらに、上記第１歯車が平歯車と傘歯車とを一体化した
ものであるとともに、同一方向に回転駆動されるように
１対設けられており、第２歯車および第３歯車が傘歯車
である場合には、ユニバーサルジジイント等の回転力伝
達方向変換機構を特別に設ける必要がなく、全体として
構成を簡素化することができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明のアウターアーム駆動装置の一実施例
を示す中央縦断面図であり、インナーアーム（１）とア
ウターアーム■とが１対の回転軸（３ａ）（３ｂ）によ
り回動可能に連結されている。

上記インナーアーム（１）の基部に設けられたモータ（
４）の回転軸と連結された原動軸（５）が、インナーア
ーム（１）の軸心と一致する状態で収容されており、原
動軸（５）の先端部に平歯車（６）が連結されている。

そして、上記平歯車（６）を中心として互に反対側に位
置し、かつ共に平歯車（６）と噛合う平歯車（７ａ）（
７ｂ）が設けられており、各平歯車（７ａ）（７ｂ）と
同軸に傘歯車（８ａ）（８ｂ）が設けられている。

上記各回転軸（３ａ）　（３ｂ）には、上記傘歯車（８
ａ）（８ｂ）と噛合う傘歯車（９ａ）　（９ｂ）が回転
自在に設けられているとともに、各傘歯車（９ａ）　（
９ｂ）に追従して回転する傘歯車（１０ａ）　（ｆｏｂ
）が設けられている。

上記アウターアーム（２）の基部には、上記雨傘歯車（
１０ａ）　（ｆｏｂ）と噛合う傘歯車（１１）が回転自
在に設けられている。尚、（１２）はベアリングである
。

そして、上記各歯車（６）　（７ａ）　（８ａ）　（９
ａ）　（１０ａ）　（７ｂ）（８ｂ）　（９ｂ）　（ｆ
ｏｂ）　（１１）の歯数はそれぞれｇｏ、ｇｌｌ、ｇ１
２、ｇ１３、ｇ１４、ｇ２Ｌ、ｇ２２、ｇ２３、ｇ２４
、ｇ５に設定されている。そして、ｇｌｌ−ｇ２Ｌ、ｇ
　１２−　ｇ　２２、ｇ　１４−　ｇ　２４であるとと
もに、ｇ１３≠ｇ２３である。

上記の構成のアウターアーム駆動装置の動作は次のとお
りである。

モータ（４）を駆動することにより、原動軸（５）を図
示の方向に００度だけ回転させれば、各歯数が上記のよ
うに設定されているのであるから、平歯車（７ａ）　（
７ｂ）が図示の方向に共に６１度だけ回転する。

即ち、傘歯車（８ａ）　（８ｂ）も同一方向に０１度だ
け回転する。そして、傘歯車（８ａ）　（８ｂ）の回転
に追従して傘歯車（９ａ）　（９ｂ）が図示の方向にそ
れぞれ０１３度、０２３度ずつ回転するのであるから、
傘歯車（１０ａ）（１０ｂ）もそれぞれ同一方向に同一
角度だけ回転することになる。さらに雨傘歯車（１０ａ
）　（１０ｂ）は共に傘歯車（１１）に噛合っているの
であるから、傘歯車（１１）は図示の方向に０５度だけ
自転するとともに、回転軸（３ａ）　（３ｂ）を回転中
心として図示の方向に０１度だけ公転する。

したがって、モータ（４）により回転駆動される原動軸
（５）の回転量および回転方向を制御することにより、
傘歯車（１１）を支持しているアウターアーム■を所望
方向に所望角度だけ回動させることができる。

さらに詳細に説明すると、傘歯車（ｌ　Ｏａ）　（１０
ｂ）の回転角度が等しければ、それぞれ傘歯車（１１）
に対して互に等しい回転駆動力を与えることができるの
で、傘歯車（１１）はそのままの位置で上記回転角度に
対応する角度だけ自転することになる。しかし、上記実
施例においては、傘歯車（８ａ）　（９ａ）の間におけ
る減速比と傘歯車（８ｂ）　（９ｂ）の間における減速
比とが互に異なっているのであるから、傘歯車（１０ａ
）　（ｆｏｂ）の回転角度が互に異なる。この結果、回
転角度が大きい方の傘歯車（ＬＯａ）　　（仮に傘歯車
（ｌＱａ）の方が回転角度が大きいものとする）を基準
とすれば、傘歯車（１１）は他方の傘歯車（ｉｏｂ）に
より自転が阻止されることになる。したがって、傘歯車
（１１）はそのままの位置に止まることはできず、回転
角度の差に対応する歯数だけ傘歯車（１０ａ）の回転方
向に対して逆行させられることになる。

即ち、この逆行させられる力がアウターアーム■にも作
用させられるので、回転軸（３ａ）　（３ｂ）を中心と
してアウターアーム（２）が回動させられることになる
。

そして、原動軸（５）の回転量とアウターアーム（２の
回動量との比は、傘歯車（７ａ）　（８ａ）の減速比と
傘歯車（７ｂ）　（８ｂ）の減速比との比率に基づいて
定まるのであるから、リンク機構によりアウターアーム
を回動させる場合と比較して、著しくアウターアームロ
の回動量制御精度を高めることができる。

さらに、傘歯車（１１）がアウターアーム０の軸心と一
致しているので、上記のアウターアーム回動動作を阻害
することなく、アウターアーム■のみを回転させるよう
にすることができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、傘歯車により回転方向を変化させる代わりに
ユニバーサルジヨイント等を用いて回転方向を変化させ
、かつ傘歯車に代えて平歯車を使用することが可能であ
るほか、第２図に示すように、平歯車（６）に代えて傘
歯車を使用するとともに、この傘歯車を直接傘歯車（９
ａ）　（９ｂ）に噛合わせることにより、平歯車（７ａ
）　（７ｂ）および傘歯車（８ａ）　（８ｂ）を省略す
ることが可能であり、さらに、１対の回転軸（３ａ）　
（３ｂ）に代えて、傘歯車（９ａ）　（９ｂ）（１０ａ
）　（１０ｂ）を回転自在に支持することができるとと
もに、インナーアーム（１）とアウターアーム（′２Ｊ
とを回転可能に連結することができる１本の回転軸を使
用することが可能であるほか、この発明の要旨を変更し
ない範囲内において種々の設計変更を施すことが可能で
ある。

〈発明の効果〉 以上のように第１の発明は、アウターアームの回動可能
範囲をほぼ３６０度に設定することができるとともに、
アウターアームの回動角度と第１歯車の回転量との関係
が線形であるから、アウターアームの制御を簡単に行な
うことができ、しかも両減速比の差を適宜設定すること
によりアウターアームを回動させるための減速比を簡単
に、かつ大きく設定することができるという特有の効果
を奏する。

第２の発明は、第１歯車と第３歯車との相対位置関係、
歯車形状等についての制約を緩和することができ、しか
も両歯車間における回転力伝達機構が不必要になるので
、全体として小形化することができるという特有の効果
を奏する。

第３の発明は、第１歯車の部分の構成を簡素化すること
ができ、アウターアーム駆動装置を全体として簡素化す
ることができるという特有の効果を奏する。

第４の発明は、ユニバーサルジヨイント等の回転力伝達
方向変換機構を特別に設ける必要がなく、全体として構
成を簡素化することができるという特有の効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のアウターアーム駆動装置の一実施例
を示す中央縦断面図、 第２図は他の実施例を示す中央縦断面図、第３図は従来
例を示す概略図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、産業用ロボットのインナーアーム（１）に対して、
   インナーアーム（１）と直交する回転軸（３ａ）（３ｂ
   ）を介してアウターアーム（２）が連結されているとと
   もに、インナーアーム（１）に第１歯車（８ａ）（８ｂ
   ）（１３）が設けられており、第１歯車（８ａ）（８ｂ
   ）（１３）と噛合う１対の第２歯車（９ａ）（９ｂ）（
   １０ａ）（１０ｂ）が回転軸（３ａ）（３ｂ）に回転自
   在に設けられており、アウターアーム（２）に、両第２
   歯車（１０ａ）（１０ｂ）と噛合う第３歯車（１１）が
   設けられており、しかも、第１歯車（８ａ）（８ｂ）（
   １３）と各第２歯車（９ａ）（９ｂ）との減速比が互に
   異なる値に設定されていることを特徴とする産業用ロボ
   ットのアウターアーム駆動装置。 ２、第２歯車が、第１歯車（８ａ）（８ｂ）（１３）と
   噛合う歯車（９ａ）（９ｂ）および第３歯車（１１）と
   噛合う歯車（１０ａ）（１０ｂ）を一体化したものであ
   る上記特許請求の範囲第１項記載の産業用ロボットのア
   ウターアーム駆動装置。 ３、第１歯車が第２歯車（９ａ）（９ｂ）と噛合う１つ
   の傘歯車（１３）である上記特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の産業用ロボットのアウターアーム駆動
   装置。 ４、第１歯車が平歯車（７ａ）（７ｂ）と傘歯車（８ａ
   ）（８ｂ）とを一体化したものであるとともに、同一方
   向に回転駆動されるように１対設けられており、第２歯
   車（９ａ）（９ｂ）（１０ａ）（１０ｂ）および第３歯
   車（１１）が傘歯車である上記特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の産業用ロボットのアウターアーム駆
   動装置。