JPH0241888A - 産業用ロボットの回転駆動軸支持機構 - 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、産業用ロボットの回転駆動軸支持機構に関し
、特に、多関節ロボットにおけるロボット腕の後端に設
けた手首駆動源のモータから該ロボット腕を形成する同
軸の複数回転駆動軸を介してロボット手首に回転駆動力
を伝達する構成における回転駆動軸の改良支持機構に関
するものである。

〔従来の技術〕

産業用ロボットにおける特に多関節ロボットはロボット
手首の先端に設けた溶接装置、シーリング装置等のエン
ドエフェクタを駆使して車両組み立て工程における溶接
工程やシーリング工程等を遂行すべく大規模に利用され
ている。斯かる多関節ロボットの構成は、第４図に示す
ように、床面に固定される基台ｌの上に旋回胴２　（縦
方向θ軸のまわりに旋回）が搭載され、この旋回胴２の
上方端に枢着されて上方に延びた第１０ボ・シト腕３（
Ｗ軸回りに揺動）が具備され、また、この第１０ボツト
腕３の先端に第２０ボツト腕４が枢着（Ｕ軸回りの伏仰
動作）されて設けられた構造を有している。更に、この
第２０ボツト腕４の先端にはロボット手首５が３つの回
転自由度（α軸、β軸、Ｔ軸回りの回転動作）を有して
具備され、そのロボット手首５の先端に、種々のエンド
エフェクタ（図示略）が取り外し可能に装着される構成
となっている。そして、上記ロボット手首５の３自由度
の回転動作は、上記第２０ボツト腕４の後端部に設けら
れた３つの駆動モータＭα、Ｍβ、Ｍγ　（２つのみが
第４図に見えている）からロボット腕４の構成要素であ
る３つの同軸の回転駆動軸（第４図では最外軸４ａのみ
が見えている。）を介してロボット手首５に回転駆動力
として伝達される構成にある。

〔発明が解決すべき問題点〕

ここで、上述の回転駆動軸は同軸配置で設けられ、最も
内側にα軸系の回転駆動軸が設けられ、その外側にβ軸
系の回転駆動軸が設けられ、更に最も外側にＴ軸系の回
転駆動軸が設けられた構造が一般的であり、α軸系回転
駆動軸は、中空軸体構造を有したβ軸系回転駆動軸の内
部におき、両端を深溝型回転軸受により支持され、中間
領域には樹脂材や焼結合金材から成るブツシュ又はスリ
ーブ等の部材がα軸系回転駆動軸に周知のＣ字型クラン
プ等で挟持された構造で挿着され、高速回転時における
振れ抑止を図っている。つまり、危険速度をロボット作
動域を出た可及的に高速域に確保しようとしている。こ
のようなブツシュやスリーブを用いるのは、中空β軸系
回転駆動軸の内径を高精度に加工して回転軸受を支持部
材として挿着することは、加工を著しく困難、かつ、高
価にしたからである。即ち、内径寸法に対して±０．５
％程度の公差に加工することが精−杯であり、中間支持
用に軸受を挿着することは寸法上から困難であったこと
による。中間ブツシュやスリーブは精密部品でないため
に、−Ｓにはその外径周面と中空β軸系回転駆動軸の内
周面との間にはＱ、５ｍｍ程度の大きな隙間を設けて挿
着し、回転軸受に替わる部品としてａ化させようとした
ものである。しかし、このような隙間が存在すると、結
局は中間ブツシュやスリーブの外周面は徐々に摩耗し、
支持機能に障害を来たし、また、注油を行うことはロボ
ットの使用時には困難であると言う問題があった。そし
て、このような摩耗により中間ブツシュやスリーブ材の
寿命が低下することに加えて大きな隙間が中間ブツシュ
材と中空β軸系回転駆動軸の内周面との間にあると、や
はり、α軸系回転駆動軸に関して危険速度を大きくする
ことが、実質的には期待し得ないと言う不利がある。中
間ブツシュやスリーブを設けなければ、当然にα軸系回
転駆動軸の回転速度が危険速度に達してしまうことも起
こり得るから問題である。

依って、本発明の目的は、上述の従来の技術状態に鑑み
て、可及的に危険速度を高速域側に置くことが可能な同
軸配置の回転駆動軸間における支持機構を提供せんとす
るものである。

〔解決手段と作用〕

本発明は上述の発明目的に鑑みて、ロボット腕を同軸に
設けた複数の回転駆動軸によって形成すると共にそれら
の回転駆動軸から成るロボット腕の先端に設けたロボッ
ト手首にへ該回転駆動軸を介して複数の手首駆動力を伝
達するようにした産業用ロボ・ノドにおいて、前記複数
の回転駆動軸における内側の軸とその外側の中空軸との
間に介挿され、かつ軸方向に離間配置した複数の軸受手
段を設けて前記内側軸を支持する軸受保持構造を前記外
側中空軸に設け、前記内側軸の回転振れを抑制した産業
用ロボットの回転駆動軸支持機構を提供し、回転駆動軸
の中間支持を回転軸受で行うことを可能にしたものであ
る。以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づいて、
詳細に説明する。

〔実施例〕

さて、第１図は、本発明による回転駆動軸支持機構を具
備した多関節ロボットにおける第２０ボツト腕とロボッ
ト手首との基本的構成を示した機構図、第２図は、α軸
系回転駆動軸をβ軸系中空回転駆動軸の内部に回転軸受
で支持する場合の具体的構造の一例を示す断面部分図、
第３図は、α軸系回転駆動軸をβ軸系中空回転駆動軸の
内部に回転軸受で支持する場合の具体的構造の他の例を
示す断面部分図である。

さて、第１図を参照すると、多関節ロボットの第２０ボ
ツト腕１０とロボット手首３０とが図示さており、第２
０ボツト腕１０の後端側は第４図に示した従来の多関節
ロボットの第２０ボツト腕４の場合と同様に第１のロボ
ット腕に枢着されているものと理解すれば良い。この第
２０ボツト腕１０の後端部には駆動モータＭα、Ｍβ、
Ｍγの３つの手首駆動源が取り付けられている。駆動モ
ータＭαは適宜の継手１２を介してα軸系回転駆動軸２
２に直結され、このα軸系回転駆動軸２２はロボット手
首３０のベベルギア機構３２ａ、平歯車機構３４、他の
ベベルギア機構３２ｂを経てα軸減速機３６に回転駆動
力を伝達し、このα軸減速機３６による減速回転出力が
手首フランジ３８に出力され、手首にα軸回転を付与す
る構成にある。また、駆動モータＭβは歯車機構２８ａ
を介してβ軸系中空回転駆動軸２４に回転駆動力を伝達
し、この回転駆動力は、β軸系中空回転駆動軸２４から
ロボット手首３０のへヘルギア機構４０ａを経てβ軸減
速機４２に伝達され、そのβ軸減速機４２により減速さ
れた回転駆動力が内手首ケース４４にβ軸回転を付与す
るように成っている。　更に、駆動モータＭｒは、歯車
機構２８ｂを経てＴ軸減速機４６に回転駆動力を伝達し
、そのγ軸減速機４６の減速出力が第２０ボツト腕１０
の外軸２６をＴ軸回転させ、この外軸２６は先端がロボ
ット手首３０の外手首ケース４８に結合されることによ
り、外手首ケース４８を直接、γ軸回りに回転駆動する
構成に成っている。

さて、本発明によれば、α軸系回転駆動軸２２はその両
端が深溝型回転軸受手段５０．５０によりβ軸系回転駆
動軸２４の内部に、回転可能に支持されると共に該中空
β軸系回転駆動軸２４の中空内部の軸方向における複数
の適所に配置した中間回転軸受５２により支持されてい
るのである。

つまり、精密な回転軸受手段５２が中間部分に適数個設
けられているから、α軸系回転駆動軸２２は、これらの
回転軸受手段５２による円滑な回転を保証されると共に
長尺軸体でありながら、高速回転したときにも軸の振れ
が抑止され、故に、危険速度は極めて高い速度域に在る
。かくして、α軸系回転駆動軸２２は中空のβ軸系回転
駆動軸２４内部で高速に回転し得ることになる。

次に、このように第１図に示す中間回転軸受５２を通数
個用いたα軸系回転駆動軸２２の回転支持を可能にする
構造の例を、第２図と第３図とにより、説明する。

第２図は１．α軸系回転駆動軸２２の周囲にあるβ軸系
回転駆動軸２４を複数に分断した中空軸部分の軸方向結
合体として形成した実施例である。

このように、中空なβ軸系回転駆動軸２４を、例えば図
示例のごとく、４つの軸部分２４ａ〜２４ｄに分断し、
相互の突き合わせ結合部にはフランジ２５を形成して、
ねじポルト２７と必要に応じて位置決めピン（図示なし
）とにより、結合する構造にすれば、各軸部分２４ａ、
２４ｂ、２４ｃ、２４ｄの軸端を軸受保持構造部２９と
して、殿械加工により精密に加工できるのである。つま
り、精密な回転軸受部品をこれらの軸受保持構造部２９
に装着することができることになる。故に、この軸受保
持構造部２９に保持された回転軸受５２の内径孔にはα
軸系回転駆動軸２２を挿通しておけば、α軸系回転駆動
軸２２の軸振れは極めて良好に抑止され、危険速度の高
速度域に追いやることが可能となり、α軸系回転駆動軸
２２の高速回転が可能になる。実際には、中間回転軸受
５２の外径と中空β軸系回転駆動軸２４の内径との隙間
はミクロン単位の遊嵌保持構造にすることが可能であり
、従って、α軸系回転駆動軸２２のは大幅に抑止される
のである。

第３図は他の実施例として、最近の引き抜き加工技術の
向上に伴い、中空β軸系回転駆動軸２４を精密引き抜き
加工で引き抜き形成した場合の例である。この場合に、
引き抜き加工精度は、嵌合い精度がＪＩＳ規格Ｈ９穴程
度の高精度に引き抜き加工することが可能である。そし
てこのよう、な高精度引き抜き加工で形成した中空β軸
系回転駆動軸２４の内部に市販されているクリープ防止
機構付き回転軸受から成る中間回転軸受５２を装填すれ
ば、長尺のα軸系回転駆動軸２２の軸方向の複数位置に
、これらクリープ防止機構付き回転軸受５２を挿通させ
、一体にしたα軸系回転駆動軸２２を、引き抜き加工さ
れた中空β軸系回転駆動軸２４の精密引き抜き孔に挿入
すると、上記Ｈ９穴精度に対し、回転軸受５２の外周面
が遊嵌保持され、クリープやフレッティング現象を起こ
すことはない。しかも、α軸系回転駆動軸２２の回転振
れを抑止して安定に回転可能に支持し得るのである。そ
の結果、α軸系回転駆動軸２２の危険速度は向上するこ
とになるのである。なお、上述した中間回転軸受５２用
の市販のクリープ防止機構付き回転軸受は、軸受外周面
にゴム材料や樹脂材料が焼き付は法または、射出成形装
置による射出成形で取り付けられており、これらのゴム
材料や樹脂材料が軸受外輪の外周面とβ軸内面との間に
介在して回転軸受５２の外輪周面がクリープ作用を受け
るのを巧みに緩衝、防止するものである。

上述の第２図、第３図に示した２実施例から明らかなよ
うに、本発明によれば、同軸の２つの軸間に回転軸受を
介在させ得る軸受保持構造を形成可能にし、これにより
、内側のα軸系回転駆動軸が外側の中空β軸系回転駆動
軸の内部空間で、回転振れを起こすことなく、安定回転
をすることになるのである。そ結果、軸危険速度が高い
速度領域にあり、軸が高速回転しても破断事故が発生す
る危惧は回避できるのである。なお、第２図の実施例に
おける中空なβ軸系回転駆動軸２４の分断数は軸長さに
応じて配置すべき中間回転軸受の個数に対応して選定す
れば良い。

Ｃ発明の効果〕 以上の説明から理解できるように、本発明によれば、多
関節型ロボットの第２０ボツト腕を構成する同軸配置の
回転駆動軸において、内側軸は外側軸との間で両端を深
溝回転軸受で支持するばかりでなく、中間位置にも適数
の回転軸受を配設できる軸受保持構造が得られるから、
内側軸が長尺軸の場合も、その危険速度を高速値とする
ように危険速度機能を向上させることができ、その結果
として、ロボット手首の回転速度の高速化によるロボッ
ト動作を向上させ、作業能率の向上を達成し得るという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による回転駆動軸支持機構を具備した
多関節ロボットにおける第２０ポツト腕とロポ７）手首
との基本的構成を示した機構図、第２図は、α軸系回転
駆動軸をβ軸系中空回転駆動軸の内部に回転軸受で支持
する場合の具体的構造の一例を示す断面部分図、第３図
は、α軸系回転駆動軸をβ軸系中空回転駆動軸の内部に
回転軸受で支持する場合の具体的構造の他の例を示す断
面部分図、第４図２は従来の回転軸支持機構を内蔵した
多関節型ロボットの一般的構成を示した斜視図。 １０・・・ロボット腕、　２２・・・α軸系回転駆動軸
、２４・・・β軸系回転駆動軸、 ２６・・・γ軸系回転駆動軸、 ２７・・・フランジ、　　　２９・・・軸受保持構造、
３０・・・ロボット手首、５０・・・深溝回転軸受、５
２・・・中間回転軸受。 第 回 第 図 Ｈ９公差

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロボット腕を同軸に設けた複数の回転駆動軸によっ
   て形成すると共にそれらの回転駆動軸から成るロボット
   腕の先端に設けたロボット手首へ該回転駆動軸を介して
   複数の手首駆動力を伝達するようにした産業用ロボット
   において、前記複数の回転駆動軸における内側の軸とそ
   の外側の中空軸との間に介挿され、かつ軸方向に離間配
   置した複数の軸受手段を設けて前記内側軸を支持する軸
   受保持構造を前記外側中空軸に設け、前記内側軸の回転
   振れを抑制したことを特徴とする産業用ロボットの回転
   駆動軸支持機構。 ２、前記外側中空軸は軸方向に分離可能な複数の中空軸
   部分をフランジ結合して形成されると共に該フランジ結
   合部に夫々、前記軸受手段の保持構造を配設したことを
   特徴とする特許請求の範囲１．項に記載の産業用ロボッ
   トの回転駆動軸支持機構。 ３、前記外側中空軸は、精密引き抜き加工により形成し
   た中空構造軸からなり、その内部の複数位置にクリープ
   防止軸受を挿着、保持させたことを特徴とする特許請求
   の範囲１．項に記載の産業用ロボットの回転駆動軸支持
   機構。