JPH04146089A - ロボット - 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、軽量小型でかつ精密作業に適するロボットに
関する。

従来の技術 最近の水平多関節ロボットは、アームの平面的動作に加
えて立体的上下運動を必要とする傾向に、ある。一般に
この上下運動をさせる課題に対しては、ロボット本体を
剛性部材で案内し、かつボールねじ機構などで駆動して
上下運動を行う方法や、アームの先端部に上下機構を取
付けて行う方法で実現している。

以下図面を参照しながら、上述の従来の水平多関節ロボ
ットの一例について説明する。

第７図、第８図はそれぞれ従来の水平多関節ロボット上
下機構部を示すものである。第７図において、１は先端
に物品を把持するハンド用の駆動モータ２を備えた第一
アームである。３は先端に第一アーム１が回動自在に設
けてあシ他方をロボット本体４に回動自在に支持されて
いる第二アームである。ロボット本体４には第一アーム
１と第二アーム３を平面的動作（矢印Ａ）をさせるモー
タと回転を制御するエンコーダ等を内蔵している。

６はロボット本体４を覆う′ように配設され内面に加工
されたトラックレール上をロボット本体４に取付けられ
た遊びのないスライドユニット１５を直線運動する機構
等で案内する、剛性の高い案内部材である。

６は案内部材５と一体化され複数の取付穴を有する取付
部材である。７は取付部材６に取付けられロボット本体
４を上下（矢印Ｂ）させるために設けられたボールねじ
８機構のナツトを駆動するモータである。

第８図は、別の一例で先端アーム部に上下機構を設けた
ものである。１０は第一アームである。

この先端に設けられた一本の軸にボールねじとボールス
プライン軸を一体で組合せ軸が回転、直線および回転と
直線の複合であるスノくイラル運動を行うことができる
ユニット軸１１と回転運動と直線運動を各々駆動する２
個のモータ１２，１３で上下機構を構成している。

以上のように構成された水平多関節ロボットについて、
以下その動作について説明する。

第７図において、モータ７を運転することによってロボ
ット本体４に組込まれたボールねじ８とナツトからなる
上下機構を駆動し、第一アーム１と、第二アーム３が平
面的動作（矢印Ａ）とともに上下動作を行う。

第８図は各々のモータ１２，１３を運転することによっ
てアーム先端のユニット軸１１が回転および上下（矢印
Ｃ）運動を行う。

発明が解決しようとする課題 このような従来の技術では、ロボット本体を上下させる
場合には、アーム動作時に振動や共振を起こすことを防
止するために、ロボット本体は非常に重たくしである。

これを上下させるためには大きな駆動力を必要とするば
かシでなく、複雑な機構を必要とする。・またアームの
先端に上下機構を取付けるとアームの先端に荷重がかか
り、可搬重量の制限を余儀なくされ効率低下につながる
ばかシでなく、アームの運転の大きな負荷となジアーム
の運転速度の制限を余儀なくされるという問題があった
。本発明は、アームにかかる実効的な負荷を軽減し、機
構を簡略化して、アームの運転速度が速いロボットを提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、先端が立体的揺動運動を行うアームと、その
アームを揺動運動させる駆動機構を収納した第一収納体
と、その第一収納体を平面的に回動させる駆動部を収納
した第二収納体とから構成し、アームの駆動をアームの
支点から離れた位置で行うようにしたものである。

作　　用 上記した手段によれば、アームが立体揺動運動し、その
アームを保持し駆動する機構を収納する第一収納体が回
動するという簡単な構成で、従来の水平多関節ロボット
と同じ機能を実現し、さらに従来の水平多関節ロボット
の最も不得手とする球面動作ができるという独特の機能
も実現する。

また、アームの駆動をアーム支点から離れた位置で行う
ことから、アームにかかる実効的な負荷を軽減し、アー
ムの運転速度が速いロボットを実現することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の第一の実施例の外観を示す斜視図であ
る。２１はアームで、２２はアーム２１の先端に設けら
れたハンド駆動用モータ（以下アーム先端軸モータとい
う）である。２３はアーム２１を揺動運動させる駆動機
構を収めた第一収納体、２４は第一収納体２３を平面回
転させる駆動機構を内蔵した第二収納体で、下部の取付
部２５には複数の取付穴２６を有する。

第２図は本発明の第一の実施例の一部断面正面図である
。３ｏは球面形状の支軸部で一方には先端にアーム先端
軸モータ２２を設けたアーム２１を有し、アーム２１の
反対方向には作動軸３１が設けられその先端には段付き
軸３２を有している。

支軸部３０は第一収納体２３に設けられた球面軸受３３
によって支えられている。３４は第一収納体２３の球面
軸受３３を中心に上下左右４カ所に設けられている突出
した取付部材である。この取付部材３４には半月状で中
央面に段付き軸３２がスライド可能に嵌合する長孔４８
が設けられ段付軸３２を左右に動かす作動板３５と上下
に動かす作動板３６が各々支軸３７　、３８　（作動板
３６の２個の支軸は図示せず）で一方を回転駆動するモ
ータ３９に、他方は回転を制御するエンコーダ４ｏに各
々直結され回動自在に取付けられている。

第一収納体２３の下部には、第二収納体２４の内部へ伸
びている回動軸４１が一体化して設けられている。この
回動軸４１は第二収納体２４へ押え板４２で回動軸４１
側には押え板４３で固定されたクロスローラベアリング
４４によって回動自在に保持されている。回動軸４１の
中央の上の段付部には、減速機構を介さずに出力軸によ
シ被駆動部材を直接駆動するように構成されたダイレク
トドライブのモータのマグネットを有するロータ４６が
固着されておシ、対向面にはコイルを巻かれたステータ
４６がロータ４６との間にギャップを残して第二収納体
２４に取付けられている。さらに回動軸４１の下の段付
部には、回動軸４１の回動を制御するエンコーダ４７が
設けられている。

第３図はアーム２１を作動板３６によって左右（矢印ａ
）に動かす部分を示す斜視図である。この図は作動板３
６の長穴４８に作動軸３１の段付軸３２がスライド可能
に嵌合している状態を示している。アームを上下（矢印
ｂ）に動かす部分は図示していないが、第３図において
左右作動機構を９０度回転した位置に各々取付部材３４
．モータ３９．エンコーダ４０とそれぞれの支軸が配置
されている。

以上のように構成された揺動アームを備えたロボットに
ついて、以下第１図、第２図および第３図を用いて動作
を説明する。

モータ３９の回転によって作動板３６が矢印Ｃに示す方
向に回動する。この作動板３６の長穴４８にスライド可
能に嵌合した段付軸３２が球面軸受で保持された支軸部
３ｏを支点として長穴４８の長手方向に対し直角方向に
回動する。また−力作動板３６も作動板３５に対して９
０度異る姿勢で同様に作動させることができる。作動板
３５、作動板３６の動きが段付軸３２を駆動し、作動軸
３１とアーム２１との長さの比率に対応してアーム２１
の先端が動くことになる。この作動板３６１作動板３６
位置の検出は各々のエンコーダ４０によって行われ、こ
のデータがフィードバックされモータ３９の回転が制御
され、作動軸３１、アーム２１の位置制御が行われる。

アーム２１を保持する第一収納体２３の回動は、ダイレ
クトドライブモータのロータ４５をコイルを巻かれたス
テータ４６の制御によって回転させると、ロータ４５に
固着された回動軸４１がクロスローラベアリング４４に
保持されて回転する。

この回転によシ回動軸４１に一体化された第一収納体２
３が回転することになる。位置の検出は回動軸４１の下
端部に結合されたエンコーダ４７によって行われ、デー
タがフィードバックされてダイレクトドライブモータの
回転が制御され、第一収納体２３の位置規制が行われる
。

以上のように本実施例によれば、作動板３６゜作動板３
６を同時に作動させると、作動軸３１が任意の方向に揺
動運動を行い、アーム２１が作動軸３１の動きに応じて
揺動運動をすることになる。

このアーム２１の揺動運動と、第一収納体２３の回転運
動とを組合せることによって、よシ複雑な軌跡をアーム
２１に描かせることができる。また支軸部３０がアーム
２１と作動軸３１との中間位置に配置されているために
、水平多関節形ロボットに比較し大きな荷重に耐えるこ
とができる。

以下本発明の第二の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第４図は本発明の第二の実施例の一部断面正面図である
。５ｏは球面形状の支軸部で先端に先端軸用モータ２２
を設けたアーム５１を有し、途中に切欠き軸部６２を備
えている。

支軸部５ｏは第一収納体２３ａの球面軸受５３によって
支えられている。６４は第一収納体２３ａに球面軸受５
３を中心に上下左右４カ所に設けられている突出した取
付部材である。この取付部材５４には、半月状で中央部
の面にアーム６１の切欠き軸部５２が嵌合しスライドす
る長孔６６が設けられ、切欠き軸部６２を左右に動かす
作動板５６と切欠き軸部６２を上下に動かす作動板５７
が支軸５８　、５９　（作動板５７の支軸は図示せず）
で取付けられている。支軸５８．５９は作動板５６に対
しては固定されており、取付部材６４には回転自在で、
片方の支軸６８はアーム６１を左右に駆動するモータ６
２に、他方の支軸６９は７−ム５１の左右の動作を検出
するエンコーダ６３にそれぞれ直結されている。作動板
６７の支軸は図示されていないが、作動板６６の場合と
同様に、片方の支軸はアーム６１を上下に駆動するモー
タ（図示せず）に、他方の支軸はアーム６１の上下の動
作を検出するエンコーダ（図示せず）に直結されている
。

第一収納体６２の下部構成と第二収納体２４の構成は第
２図の場合と同じである。

上記のように構成された揺動アームを備えたロボットに
ついて、以下その動作を説明する。

モータ６２の回転によって作動板５６が回動する。この
作動板６６の長穴５５にスライド可能に嵌合した切シ欠
き軸部６２が球面軸受６３で支持された支軸部６０を支
点として長穴５６の長手方向に直角な方向に回動する。

また−力作動板６７も作動板５６に対して９０度異る姿
勢で同様に作動させることができる。作動板５６９作動
板５７の動きが切り欠き軸部６２を駆動し、支軸部６０
の中心から切シ欠き軸部５２までの距離とアーム２１の
長さの比率に対応してアーム６１の先端が動くことにな
る。この作動板６６、作動板６７位置の検出は各々のエ
ンコーダ６３によって行われ、このデータがフィードバ
ックされモータ６２の回転が制御されアーム２１の位置
制御が行われる。

アーム２１を保持する第一収納体２３の回動は、第２図
によって説明した通シである。

以上のように本実施例によれば、作動板６６゜作動板６
７を同時に作動させると、アーム５１が任意の方向に揺
動運動をすることになる。このアーム５１の揺動運動と
、第一収納体２３の回転運動とを組合せることによって
、簡単な機構でよシ複雑な軌跡をアーム５１に描かせる
ことになシ、作動板５６および作動板５７が作用する点
をアーム６１の軸上に置いたことによシ作動板５８およ
び作動板６７の動作の方向が反転せず、同方向に直接作
動させることができる。

なお、第一の実施例および第二の実施例において第３図
に示したように半月形状の２個の作動板を第６図に示す
ように平面操作機構としてもよい。

第６図において、互いに平行移動（矢印ｄ）。

（矢印ｅ）できる作動板（７０，７１に設けた長穴７２
．７３にスライド可能に嵌合する段付軸３２または切り
欠き軸部６２が、作動板７０゜７１の移動に伴って駆動
される。

また、第一の実施例および第二の実施例において第１図
、第２図、第３図に示したようにアーム２１の先端のア
ーム先端軸モータの取シ付けが垂直に行われているが、
第６図に示すようにモータ２２の取付金具４９を用いて
水平にすることもできる。

発明の効果 以上の説明からも明らかなように本発明は、先端に物品
を把持するハンド等が取付けられるような構造を有し、
かつその動きが立体的揺動運動ができるアームと、この
アームを揺動運動させる駆動機構を収納した第一収納体
と、この第一収納体を平面的に回動させる駆動部を収納
した第二収納部とによって構成されるという簡単な構成
で、従来の水平多関節ロボットと同じ機能を実現し、さ
らに従来の水平多関節ロボットでは実現困難な球面動作
ができるなど複雑な軌跡をアームに描かせることが可能
である。また、アームの駆動をアーム支点から離れた位
置で行うことから、アームにかかる実効的な負荷を軽減
し、アームの運転速度が速いロボットが実現可能である
。したがって、水平多関節ロボットに比し、本発明のロ
ボットはよシ広範な用途に適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロボットの一実施例の基本構成を示す
斜視図、第２図は同ロボットの一部断面正面図、第３図
は同ロボットにおけるアームの駆動部の構成を示す斜視
図、第４図は本発明のロボットの別の実施例の一部断面
正面図、第５図はアームの駆動部の別の実施例の構成を
示す斜視図、第６図はアーム先端軸のモータを水平に取
付けた実施例を示すアーム先端部の斜視図、第７図は従
来の水平多関節ロボットの一例の概略構成を示す斜視図
、第８図は従来の水平多関節ロボットの別の一例でアー
ム先端に設けた上下機構部を示す斜視図である。 ２１・・・・・・アーム、２３・・・・・・第一収納体
、２４・・・・・・第二収納体。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　　明　ほか２名２１−
７−ム ２３−箋一嘘納停 、Ｎ−一一稟二較−停 第１図 第２０ 第４図 刀 第６図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端が立体的揺動運動を行うアームと、そのアー
   ムを揺動運動させる駆動機構を収納した第一収納体と、
   その第一収納体を平面的に回動させる駆動部を収納した
   第二収納体とから構成されたロボット。
2. （２）球面形状の支軸部と、その支軸部の前後にアーム
   と作動軸を支軸部と一体に構成し、支軸部を挟んでアー
   ムと反対の位置にある作動軸の先端を駆動し、支軸部を
   球面形状の軸受で保持し、アームの立体的揺動運動を行
   うようにした請求項１記載のロボット。
3. （３）アームの端部に球面形状の支軸部を設け、その支
   軸部を球面形状の軸受で保持し、アームの中間位置を駆
   動してアームの立体的揺動運動を行うようにした請求項
   １記載のロボット。
4. （４）球面形状の支軸部を保持する球面軸受の周辺に設
   けられた取付部材と、その取付部材によって支持される
   支軸を両端に有する互いに直交する２個の半月状の作動
   板を設け、２個の半月状の作動板の両端の支軸のうち片
   方をモータに他方をエンコーダに直結し、作動軸先端の
   段付軸またはアームの中間部に設けた切欠き軸部を、作
   動板上の長穴にスライド可能に嵌合させ、アームを動か
   すようにした請求項２または３記載のロボット。
5. （５）それぞれ単独に平行運動を行い互いに直交する２
   個の直線状の作動板と、その作動板上に長穴を設け、作
   動軸先端の段付軸またはアームの中間部に設けた切欠き
   軸部を作動板上の長穴にスライド可能に嵌合させ、アー
   ムを動かすようにした請求項２または３記載のロボット
   。