JPH04115590U - 産業用ロボツトのアーム回動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボット１の回動アーム５を所定範囲内で回
動させる駆動機構１０の動力の無駄を防止して省力化を
図る。 【構成】 旋回コラム３と回動アーム５間にわたって駆
動機構１０を設ける。駆動機構１０は回動アーム５側に
枢支されたナット部材１３と、旋回コラム３側に枢支さ
れた駆動モータ１５と、ナット部材１３に螺挿され、駆
動モータ１５によって正逆駆動されるネジ軸１４とを備
えている。回動アーム５の回動範囲内中央位置で、回動
操作力作用点Ｐにおける回動中心Ｑ回りの接線方向Ｌに
対し、ネジ軸１４の軸心方向Ｍが一定角度α傾斜されて
いる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、レーザ加工用ロボット等の産業用ロボットのアーム回動装置に関す るものである。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、図５に示される極座標型のレーザ加工用ロボット１があり、該ロボッ ト１は基台２上に上下方向の軸心回りに旋回自在に支持された旋回コラム３を備 え、旋回コラム３の上部に水平方向の軸心回りに回動自在に支軸４により支持さ れた回動アーム５を備えている。

【０００３】 回動アーム５はその長手方向に伸縮自在な入れ子構造の伸縮アーム６を備え、 伸縮アーム６の突出端側には、伸縮方向の軸心回りに回動自在に第１回動体７が 取り付けられると共に、第１回動体７の回動軸心と直交する方向の軸心回りに第 ２回動体８が回動自在に取り付けられている。さらに第２回動体８には、トーチ ９が第２回動体８の回動軸心に直交する方向に沿って取り付けられている。

【０００４】 そして、回動アーム５内に導入されたレーザービームは回動アーム５，伸縮ア ーム６，第１回動体７，第２回動体８，およびトーチ９内を順次通過して、トー チ９の先端よりワークに照射され、溶接や切断等の加工処理を施すよう構成され ている。

【０００５】 また旋回コラム３の一側には、回動アーム５を支軸４の軸心回りに回動操作す るためのリニアアクチュエータ機構としての駆動機構１０が設けられており、該 駆動機構１０は図５および図６に示される如く、回動アーム５の一側に突設され た支持筒１１に軸受１２を介して回動自在に支持されたナット部材１３と該ナッ ト部材１３に進退自在に螺挿されたネジ軸１４と、ネジ軸１４の下端部に装着さ れ、ネジ軸１４を軸心回りに正逆駆動させる駆動モータ１５と、旋回コラム３よ り突設された支持アーム１６に回動自在に枢支され、前記駆動モータ１５が装着 されるモータ支持台１７とから主構成されている。なお、ナット部材１３とネジ 軸１４とのネジ構造は、ボールネジ構造とされている。また、回動アーム５、ナ ット部材１３およびモータ支持台１７の回動軸心は互いに平行となるよう配設さ れている。

【０００６】 そして図５および図７に示される如く、回動アーム５の水平姿勢Ａを中心とし て、回動アーム５は上下に一定角度θ₁ ，θ₂ （θ₁ ＝θ₂ ）ずつ回動操作可能 に構成されており、また回動アーム５の水平姿勢Ａにあってはネジ軸１４の軸心 が旋回コラム３の旋回軸心に平行な上下方向に指向するよう構成されていた。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

上記構造の駆動機構１０にあっては、図８に示される如く、回動アーム５が水 平姿勢Ａの際、ネジ軸１４の軸心方向Ｍが回動アーム５とナット部材１３の枢支 点即ち回動操作力作用点Ｐ位置で、回動アーム５の支持軸心、即ち回動中心Ｑ回 りの接線方向Ｌに指向しており、駆動モータ１５の駆動によって発揮されるネジ 軸１４の軸支心方向の推力Ｆが有効に回動操作力Ｆａとして作用する。次に、回 動アーム５が上下に回動するに伴ってネジ軸１４の軸心方向Ｍが回動操作力作用 点Ｐ位置での回動中心Ｑ回りの接線方向Ｌに対し漸次傾斜角度が大きくなり、ネ ジ軸１４の軸心方向の推力Ｆの前記接線方向成分のみが回動操作力として作用す る。そして図８に示される如く、トーチ９側が最上位置となる上向き姿勢Ｂとさ れた際には、回動操作力はＦｂとなり、トーチ９側が最下位置となる下向き姿勢 Ｃとされた際には回動操作力はＦｃとなる。図３はこれら、回動アーム５の水平 姿勢Ａからの回動角度と回動操作力との関係を示しており、回動アーム５が上向 き姿勢Ｂとされた際の回動操作力Ｆｂが最も小さく、この状態においても回動ア ーム５を回動操作可能となるよう駆動モータ１５の出力を決定する必要があり、 比較的大出力の駆動モータ１５が選定されていた。

【０００８】 従って、駆動モータ１５の大型化を招くと共に、他の回動操作範囲における回 動アーム５の回動操作時は動力の無駄が多くなるという欠点があった。

【０００９】 そこで、本考案は上記問題点に鑑み、回動操作力の均等化により、リニアアク チュエータ機構の省力化を図り、動力の無駄防止を図った産業用ロボットのアー ム回動装置を提供すること目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための技術的手段は、コラム側に所定の支持軸心回りに回 動自在にアームが枢支され、コラム側もしくはアーム側のいずれか一方側にリニ アアクチュエータ機構の駆動部側が枢支されると共に、他方側にリニアアクチュ エータ機構の従動部側が枢支され、リニアアクチュエータ機構の前記両枢支位置 間距離を伸縮作動させることにより、アームを前記支持軸心回りに所定の回動範 囲内で回動操作自在とした産業用ロボットのアーム回動装置において、アーム回 動範囲の両端位置で、アームの支持軸心回りの回動操作力が同一となるように、 アーム回動範囲の中央位置で、アーム側の回動操作力作用点における支持軸心回 りの接線方向に対し、リニアアクチュエータ機構の伸縮方向が一定角度傾斜して 設定されてなる点にある。

【００１１】

【作用】

本考案によれば、アーム回動装置の中央位置で、アーム側の回動操作力作用点 における支持軸心回りの接線方向に対し、リニアアクチュエータ機構の伸縮方向 が予め、一定角度傾斜されており、アーム回動範囲の両端位置でそれぞれ同一の アームの支持軸心回りの回動操作力が発揮できるよう構成されているため、回動 操作力のアンバランスが是正され、ここに回動操作力の均等化が図れ、動力の無 駄を防止してより有効に回動操作力が得られ、リニアアクチュエータ機構を省力 化できる。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明すると、図１は極座標型のレーザ 加工用ロボット１の全体図を示し、前述した従来例と同様構成部分は同一符号を 付して説明を省力する。

【００１３】 本実施例におけるリニアアクチュエータ機構としての駆動機構１０は前述同様 、回動アーム５の一側に回動自在に支持された従動部側としてのナット部材１３ と、旋回コラム３側に回動自在に枢支されたモータ支持台１７上に装着された駆 動部側としての駆動モータ１５と、駆動モータ１５によって正逆回転駆動され、 かつ前記ナット部材１３に進退自在に螺挿されたネジ軸１４とを備えてなり、図 １および図２に示される如く、回動アーム５が水平姿勢Ａの際、回動アーム５と ナット部材１３の枢支点、即ち回動操作力作用点Ｐ位置で、回動アーム５の支持 軸心、即ち回動中心Ｑ回りの接線方向Ｌに対し、ネジ軸１４の軸心方向Ｍが所定 角度α傾斜した状態となるよう構成されている。

【００１４】 この傾斜角度αは図３に示される回動角度と回動操作力とその関係から求める ことができる。即ちθ₁ ＋θ₂ ＝θ₁ ′＋θ₂ ′の関係を満たし、かつ回動角度 θ₁ ′およびθ₂ ′の際の回動操作力Ｆｄが同一の値となる位置を求め、その回 動範囲の中心位置と回動アーム５の水平姿勢Ａとの角度から前記傾斜角度αを設 定する。

【００１５】 そして図１に示される回動アーム５の水平姿勢Ａより駆動モータ１５を駆動さ せ、ネジ軸１４を軸心回りに正逆回転させれば、ネジ軸１４に螺挿されているナ ット部材１３はネジ軸１４の軸心方向Ｍに沿って螺進もしくは螺退され、ここに ナット部材１３の枢支点、即ち回動操作用点Ｐと、駆動モータ１５側枢支点Ｒと の相互間距離が伸縮作動され、この伸縮作動に伴って回動アーム５が回動中心Ｑ 回りに回動操作される。

【００１６】 この場合、回動アーム５が水平姿勢Ａより所定角度θ₁ 回動操作された下向き 姿勢Ｃまで移動する際の回動操作力Ｆは図３における回動角度・回動操作力曲線 に沿ってＳ₁ からＳ₂ まで移動する。また回動操作アーム５が水平姿勢Ａより所 定角度θ₂ 回動操作された上向き姿勢Ｂまで移動する際の回動操作力Ｆは図３に おける回動角度・回動操作力曲線に沿ってＳ₁ からＳ₃ まで移動する。そしてこ の上向き姿勢Ｂおよび下向き姿勢Ｃにおいては、図２に示される如く、ネジ軸１ ４の軸心方向が互いに一致する関係となる。

【００１７】 以上のように、本実施例によれば、図３に示される回動角度・回動操作力曲線 における上向き姿勢Ｂでの回動操作力Ｆｄと下向き姿勢Ｃでの回動操作力Ｆｄと が同一とされ、ここに回動操作力のアンバランスが是正され、回動操作力が均等 化され、最小の回動操作力Ｆｄであっても従来の構造における最小の回動操作力 Ｆｂよりも大きな回動操作力を得ることができる。従って、回動操作力の効率の よい範囲を使用する方式であり、動力の有効利用による省力化が図れ、ここに動 力の無駄が防止でき、より小出力の駆動モータ１５を選定することができ、小型 軽量化が図れる。

【００１８】 図４は第２実施例を示しており、ネジ軸１４の軸心方向Ｍは従来同様上下方向 とされている。そしてナット部材１３の枢支点、即ち回動アーム５の回動中心Ｑ と回動操作力作用点Ｐを通る直線Ｎが水平線Ｈに対し所定角度α傾斜するように 設定されており、ここに接線方向Ｌに対しネジ軸１４の軸心方向Ｍが所定角度α 傾斜した状態とされる。

【００１９】 なお、上記実施例において、リニアアクチュエータ機構として、ナット部材１ ３，ネジ軸１４，駆動モータ１５等を用いた構造を示しているが、油圧シリンダ 等を用いる構造であってもよく、油圧シリンダの場合には、例えばシリンダケー ス側を旋回コラム３側に枢支し、ピストンロッド側を回動アーム５側に枢支する 構造とすればよい。また水平姿勢Ａを中心として上下に同一角度回動操作する構 造を示しているが、回動操作範囲の中央位置は水平でなくてもよく、さらにアー ムの回動方向も上下方向に何等限られない。

【００２０】

【考案の効果】 以上のように、本考案の産業用ロボットのアーム回動装置によれば、アーム回 動範囲の両端位置で、アームの支持軸心回りの回動操作力が同一となるように、 アーム回動範囲の中央位置で、アーム側の回動操作力作用点における支持軸心回 りの接線方向に対し、リニアアクチュエータ機構の伸縮方向が一定角度傾斜して 設定されてなるものであり、リニアアクチュエータ機構による回動操作力のアン バランスが是正でき、リニアアクチュエータ機構の動力を効率よく利用できる範 囲を使用して回動操作力の均等化が図れ、ここにリニアアクチュエータ機構の省 力化が図れると共に、動力の無駄防止が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す側面図である。

【図２】同要部の作動説明図である。

【図３】回動アームの回動角度と回動操作力との関係図
である。

【図４】本考案の第２実施例を示す要部側面図である。

【図５】従来例を示す側面図である。

【図６】同一部断面平面図である。

【図７】従来例における要部の作動説明図ある。

【図８】従来例における各位置での回動操作力の説明図
である。

【符号の説明】

１ ロボット ３ 旋回コラム ４ 支軸 ５ 回動アーム １０ 駆動機構 １３ ナット部材 １４ ネジ軸 １５ 駆動モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 小林 正和 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発技術本部内 (72)考案者 武内 清 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発技術本部内 (72)考案者 桃崎 潤子 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発技術本部内 (72)考案者 美藤 龍平 兵庫県宝塚市新明和町１番１号 新明和工 業株式会社産業機械事業部内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 コラム側に所定の支持軸心回りに回動自
   在にアームが枢支され、コラム側もしくはアーム側のい
   ずれか一方側にリニアアクチュエータ機構の駆動部側が
   枢支されると共に、他方側にリニアアクチュエータ機構
   の従動部側が枢支され、リニアアクチュエータ機構の前
   記両枢支位置間距離を伸縮作動させることにより、アー
   ムを前記支持軸心回りに所定の回動範囲内で回動操作自
   在とした産業用ロボットのアーム回動装置において、ア
   ーム回動範囲の両端位置で、アームの支持軸心回りの回
   動操作力が同一となるように、アーム回動範囲の中央位
   置で、アーム側の回動操作力作用点における支持軸心回
   りの接線方向に対し、リニアアクチュエータ機構の伸縮
   方向が一定角度傾斜して設定されてなることを特徴とす
   る産業用ロボットのアーム回動装置。