JPH04183593A - 産業用ロボット - 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１ この発明は、産業用ロボットの第１水平旋回軸を動作さ
せる駆動機構に関するものである。

［従来の技術］ 多間節形の産業用ロボットにおいて、第１水平旋回軸中
心にケーブルその他の必要部材を配設する場合、上記第
１水平旋回軸駆動用のサーボモータおよびロボット用減
速機は、一般的には第１水平旋回軸などで構成される駆
動機構の本体とは別個の場所に設置され、駆動機構の本
体の中心軸とは歯車噛み合い等により連結される。

また、近年においては旋回運動を行う上記のような産業
用ロボットには、作業を行う経路および点での高精度な
位置決めが要求されている。

第１Ｏ図は従来の産業用ロボットにおける要部の第１水
平旋回軸駆動機構の断面図である。

図において、＜１０１／）は床面に取り付けられた固定
台、ｆｌｏｌａｌは固定台＋１０１１　を床面に固定す
るためのボルト穴、（１０２１はこの固定台（１０１１
に載置され旋回可能な第１水平旋回台、＋１０３１　は
上記第１水平旋回台ｆ１０２１が固定台（ｔｏｌｌに対
して、水平旋回自由となるよう支持する軸受、＋１０４
１は固定台＋１０１１　、第１水平旋回台（１０２）の
軸心部を挿通配設されたケーブルその他の必要部材、（
１０５１は第１水平旋回台（１０２１の外部に取り付け
られた第１水平旋回軸駆動用サーボモータ、＋１０６１
はこの第１水平旋回軸駆動用サーボモータｆ１０５１に
連結されたロボット用減速機、＋１０７１　はロボット
用減速機（１０６１の出力側に取り付けられた歯車Ａ、
（１０８１は固定台（１（１１）に取り付けられた歯車
Ｂである。

次に動作について説明する。

第１水平旋回台＋１０２１の外部に取り付けられた第１
水平旋回軸駆動用サーボモータｆ１０５１が駆動され回
転されると、その回転力はロボット用減速機ｆ１０６１
に伝達され、歯車Ａ１１０７１、歯車Ｂ　（１０８＋へ
と伝達される。

歯車Ｂ　（１０８１は固定台（１０１１に取り付けられ
ているので、固定台ｆ１０１１　自身は回転できないた
め、結果としてこの固定台Ｔｌ０ＩＩ　の周りを第１水
平旋回台ｆ１０２１　が旋回するようになっている。

また、第１１図はこの発明とその目的を同じにする、例
えば特開昭６１−２０３２７８号公報に示された従来の
産業用ロボットであり、図において、　　ｔｉｌｌはモ
ータ、（Ｉ２）はカップリング、ｆ１３ａ）はボールネ
ジのネジ軸、ｆ１３ｂｌはボールネジのナツト部、（１
４）は旋回を行うリンクである。また（１７）は軸受、
（１８）は軸受（１７）を固定するためのケーシングで
ある。箪１１図（ｂｌにおいて（１５）は軸受、（１６
）は軸受（１５）を固定するためのケーシングである。

ナツト部（１３ｂｌ　には第１１図ｆａｌ　のｆ１３ｃ
）に示すように溝が切ってあり、リンク（工４）の突起
部（１４ａｌがこの溝（１３ｃ）の中を摺動できるよう
になっている。

また、リンク（１４）は第１１図（ａ）に示すように点
ｆ１４ｂｌ　を中心として旋回可能な構造となっている
。

次に動作について説明する。

モータ（１１）が回転すると、その回転はカップリング
（１２）を介してボールネジのネジ軸ｆ１３ａｌ　に伝
達され、ナツト部ｆ１３ｂｌがネジ軸（１３ａｌ上を直
進運動する。

今、第１１図ｆａｌの矢印９に示す様にナツト部（１３
ｂｌが位置■から位置ＩＩに移動した場合を考える。リ
ンク１１４）は固定点である点（１４ｂｌのまわりに回
転するため、ナツト部は３ｂｌが位置ＴＩに達したとき
は突起部（１４ａｌはナツト部（１３ｂｌの溝（１３ｃ
ｌの中を移動し第１１図（ａｌの位置■に示す位置に移
動し、その結果、リンク（１４）は点（１４ｂ）のまわ
りに回転して第１１図（ａ）の−点鎖線で示す位置Ｈに
達することにより、リンク（１４）の先端部は所要の旋
回運動を行うことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１Ｏ図に示す従来の産業用ロボットにおいては、第１
水平旋回軸中心にケーブルその他の必要部材＋１０４１
　を配設した産業用ロボットの第１水平旋回軸駆動機構
が固定台（１０１）　、第１水平旋回台ｆ１０２）とは
別個に第１水平旋回軸駆動用サーボモータ（１０５）お
よびロボット用減速機１１０６）と上記産業用ロボット
中心軸との連結が歯車Ａ　＋１０７１　、　ｔｍ車Ｂ　
＋１０８１の噛み合いとなっているため、産業用ロボッ
トにおいて最も望まれないバックラッシュの除去機構を
別途考慮しなければならず、高精度な位置決めを要求さ
れる産業用ロボットにおいては、この点が非常に厄介な
課題となっていた。

また、第１１図に示す従来の産業用ロボットにおいては
、リンク（１４）の突起部ｆ１４ａ）が、ナツト部１１
３ｂｌの溝（１３ｃｌの中を摺動するよう構成されてい
るので摺動隙間が必要不可欠となる。この摺動隙間が上
記課題と同様、バックラッシュとなる他、衝撃力の発生
源となって摩耗を加速させることに加え、リンク（１４
）の左右回転時にはリンク（１４）の突起部（１４ａ）
とボールネジのネジ軸（１３ａｌの軸心が離れるためネ
ジ軸（１３ａｌにはモーメント荷重が作用することにな
り、一般的にボールネジにモーメント荷重が作用する場
合は、第１２図に示すように寿命が著しく低下すること
が判明しており、実用面においてはさらに工夫する必要
があるなどの課題があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、バックラッシュがなく、またロボット用減速
機の回転誤差を除去し高精度な産業用ロボットの第１水
平旋回軸駆動機構を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の第１の発明に係る産業用ロボットの第１水平
旋回軸駆動機構は、固定台と、この固定台に載置された
旋回可能な第１水平旋回台と、この第１水平旋回台から
この第１水平旋回台の回転軸に直角に突出したアームと
、上記固定台と所定の位置関係に配設されたボールネジ
軸支部に旋回可能に軸支されたボールネジ部と、上記ボ
ールネジ部のネジ部に螺合すると共に、上記アームに回
動可能に軸支され、上記ボールネジ部の回転運動により
ネジ軸方向に往復動して、上記第１水平旋回台を旋回さ
せるナツト部とを備えたものである。

この発明の第２の発明に係る産業用ロボットの第１水平
旋回軸駆動機構は、第１の発明の構成において、ナツト
部はボールネジ部の駆動手段により、常に予圧されてい
るように構成したものである。

［作用］ この発明の第１、第２の発明に係る産業用ロボットの第
１水平旋回軸駆動機構は、ボールネジ部のネジ部の回転
運動をナツト部の直進運動に変換し、このナツト部の直
進運動によりアームを介して第１水平旋回台を旋回運動
させる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図〜第６図について説
明する。

第１図はこの発明の産業用ロボットの第１水平旋回軸駆
動機構部の要部正面図、第２図はその平面図、第３図は
第１図における■−■線による断面図のうち右旋回端位
置を示し、第４図は第１図における■−■線による断面
図のうち、ボールネジ連結部を示す図、第５図は第１図
における■■−ＩＩＴ線による断面図のうち、左旋回端
位置を示し、第６図は第１図におけるＩＶ−ＩＶ線によ
る断面図である。

図において、（３０１１は床面に取りつけられた固定台
、（３０１ａ）は固定台（３０１１の外周部の一部に突
設したボールネジ軸支部としての軸受ボックス、（３０
２）は固定台（３０１１に載置され旋回可能な第１水平
旋回台、（３０２ａｌは第１水平旋回台＋３０２１の外
周部の一部より、第１水平旋回台（３０２１の軸中心に
対して直角方向に突出した一対のアームである。

この一対のアーム（３０２ａ’）のアーム（３０２ａｌ
とアーム（３０２ａｌとの間は、第１水平旋回台＋３０
２１の旋回に伴って後述するボールネジ部が侵入してく
るエリアを収納できるよう、第１水平旋回台（３０２１
の両側に切り欠き（３０２ｂｌが設けられている。　（
３０４）は固定台＋３０１）　、第１水平旋回台（３０
２１の細心部に挿通配設されたケーブル・レーザ光、そ
の他の必要部材、（３０５）は−動子段としての第１水
平旋回軸駆動用サーボモータ、（３０６ａ）はボールネ
ジのネジ部としてのネジ軸、（３０６ｂｌはボールネジ
のナツト部でネジ軸（３０６ａｌとナツト部（３０６ｂ
）とによって常に予圧されたボールネジ部としてのボー
ルネジ＋３０６１　を構成する。

この予圧はバックラッシュ、ボールネジ（３０６１の可
逆回転により生じる誤差などの隙間を微少にするだめの
ものであり、所望としては一例として数ｕｍ以下である
。

一方、第１水平旋回軸駆動用サーボモータ（３０５１は
ボールネジ＋３０６１　と連結し、さらにアーム（３０
２ａ）の先端部とボールネジ（３０６１のナツト部＋３
０６ｂｌと支持軸Ｂ　（３１５１を介して回転自由とな
るよう結合されている。さらにボールネジ（３０６）は
、第１水平旋回軸駆動用サーボモータ（３０５）の駆動
力によってボールネジ（３０６１のネジ軸（３０６ａ）
が回転し、このネジ軸１３０６ａ）に螺合されているナ
ツト部（３０６ｂ）が直進運動に変換される。

（３０９１は第１水平旋回軸駆動用サーボモータ（３０
５１および予圧さりたボールネジ１３０６１　を取り付
けるケース、（３１０１はケース（３０９１と固定され
る支持軸Ａで、固定台（３０１１の軸受ボックス（３０
１ａｌ内の予圧された組合せアンギュラ軸受（３１１１
によって回転自在にボールネジ（３０６１を支持してい
る。　１３１２）〜＋３１４１はいずれも予圧された組
合せアンギュラ軸受、　＋３１５１　は予圧されたボー
ルネジ（３０６１に取付けられ、さらに予圧された組合
せアンギュラ軸受Ｔ３１３１を介してアーム（３０２ａ
ｌを連結する支持軸Ｂである。なお、図において前、後
とはロボットの標準姿勢において最終関節におけるアー
ムが伸び出していく方向を前、その反対側を後としてい
る。

次に動作について説明する。

第１水平旋回台（３０２１を旋回させるために、まずケ
ース（３０９１に取付けられた第１水平旋回軸駆動用サ
ーボモータ（３０５１を駆動させると、その回転力はボ
ールネジ（３０６）のネジ軸（３０６ａ）に伝達されネ
ジ軸（３０６ａｌが回転運動する。するとこのネジ軸（
３０６ａ）の回転に伴ってナツト部＋３０６ｂｌが直進
に移動する。

そしてこのナツト部（３０６ｂｌの移動に伴って、ナツ
ト部（３０６ｂｌに固定されている支持軸Ｂ　Ｔ３１５
１　も同じ方向に移動するとともに、組合せアンギュラ
軸受（３１３１を介してアーム（３０２ａ）が動き、こ
の結果アーム（３０２ａｌの動きに伴って第１水平旋回
台１３０２）が固定台（３０１１上で水平旋回する。

次に第１水平旋回台（３０２１の具体的な旋回動作につ
いて説明する。

上記動作によって、ナツト部＋３０６ｂｌが第１水平旋
回軸駆動用サーボモータ＋３０５１側からネジ軸１３０
６ａ）の先端部方向へ移動するときは、第１水平旋回台
＋３０２１は第３図中矢印Ａで示す方向に旋回（左水平
旋回）する、一方、ナツト部（３０６ｂｌがネジ軸（３
０６ａｌの先端部から第１水平旋回軸駆動用サーボモー
タ（３０５１側へ移動するときは、第１水平旋回台（３
０２）は第５図中矢印Ｂで示す方向に旋回（右水平旋回
）する。

第３図、第５図において矢印Ｃで示す方向は、上記動作
によって第１水平旋回台（３０２）が旋回し位置決めさ
れて、アームが伸びていく方向を示したものである。

なあ、上述した第１図〜第６図において、第１、水平旋
回軸駆動用サーボモータ（３０５１、予圧されたボール
ネジ（３０６）および軸受ボックス（３０１ａｌ　。

支持軸Ａ（３１０）、ケース＋３０９１などの支持部分
は、説明の都合上、産業用ロボットの後方部に配設され
ている場合について説明したが、この位置に限定される
ものでな〈産業用ロボットの前方部、左側部、右側部あ
るいは斜部のいずれかの位置に配置されていても上記実
施例と同様の効果を奏する。

また上記図においては、軸受ボックス（３０１ａｌはケ
ース（３０９１の下側のみで支持するよう示しているが
、寸法的な余裕があり制限されるものでなければ軸受ボ
ックス（３０１−ａｌはケース（３０９）の上側にも配
置して下側、上側の両側から支持すればボールネジ＋３
０６）の支持はさらに安定するものとなる。

さらにまた、上記実施例では、第１水平旋回軸駆動用サ
ーボモータ１３０５）は予圧されたボールネジ（３０６
１と同一軸線上に直結して配置しているが、第７図に示
すように第１水平旋回軸駆動用サーボモータ（３０５）
の駆動力は、タイミングベルト（３１６１等のバックラ
ッシュを無くすることができる適切な手段によって予圧
されたボールネジ＋３０６１　と平行に配置し伝達でき
るものであってもよい。

さらにまた、上記実施例において、予圧搭れた組合せア
ンギュラ軸受（３１１１〜＋３１４１を用いた場合につ
いて説明したが、これら組合せアンギュラ軸受の代りに
円錐コロ軸受を用いてもよい。

さらにまた、上記実施例では第１水平旋回軸駆動機構は
、ロボットの下方（床面近く）に配置しているが、ロボ
ットの形状によっては第８図に示すようにロボットの上
方に配置してもよい。

さらにまた、旋回動作範囲をさらに拡大する必要がある
場合は、第９図に示すように本発明による産業用ロボッ
トの第１水平旋回軸駆動機構を複数組合せてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、第１の発明によればボールネジ部のネジ
部の回転運動をナツト部の直進運動に変換し、このナツ
ト部の直進運動によってアームを介して第１水平旋回台
を旋回運動させるよ）構成したので、バックラッシュ（
ロストモーション）の除去機構を別途に設ける必要もな
く、また、第２の発明によればナツト部はボールネジ部
の駆動手段により、常に予圧されているので、モーメン
ト荷重による悪影響を受けることな（、高精度な位置精
度を得ることができるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は−この発明の一実施例に係り、第１図
は産業用ロボットの第１水平旋回軸駆動機構部の要部正
面図、第２図は第１図の平面図、第３図は第１図におけ
るＩｌｌ　−Ｉｌｌ線による断面図で、右旋回端位置を
示す図、第４図は第１図における■−■線による断面図
のうち、ボールネジ連結部を示す図、第５図は第１図に
おける■−■線による断面図で、左旋回端位置を示す図
、第６図は第１図におけるｒＶ−ｒＶ線による断面図、
第７図〜第９図はこの発明の他の実施例を示し、第７図
はボールネジへの伝達部を示す断面図、第８図は要部外
観図、第９図は旋回軸駆動機構部の断面図、第１Ｏ図〜
第１２図は従来の産業用ロボットの第１水平旋回軸駆動
機構に係り、第１０図は要部断面図、第１１図は同じく
要部構成図、第１２図はモーメントが作用するときの寿
命比を示す図である。 図において、（３０１１は固定台、（３０１ａｌはポー
ルネジ軸支部（軸受ボックス）　、　＋３０２１は第１
水平旋回台、（３０２ａ）はアーム、＋３０５１は駆動
手段（第１水平旋回軸駆動用サーボモータ）　、　　＋
３０６）はポールネジ部（ボールネジ）、（３０６ａ）
はネジ部（ネジ軸）　、（３０６ｂｌはナツト部、＋３
０９１　はケース、［３１０１は支持軸Ａ、（３１５１
は支持軸Ｂ、＋３１６１　はタイミングベルト等である
。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定台と、この固定台に載置された旋回可能な第
   １水平旋回台と、この第１水平旋回台から、この第１水
   平旋回台の回転軸に直角に突出したアームと、上記固定
   台と所定の位置関係に配設されたボールネジ軸支部に旋
   回可能に軸支されたボールネジ部と、上記ボールネジ部
   のネジ部に螺合すると共に、上記アームに回動可能に軸
   支され、上記ボールネジ部の回転運動によりネジ軸方向
   に往復動して、上記第１水平旋回台を旋回させるナット
   部とを備えた産業用ロボットの第１水平旋回軸駆動機構
   。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の産業用ロボットの第
   １水平旋回軸駆動機構において、ナット部はボールネジ
   部の駆動手段により、常に予圧されていることを特徴と
   する産業用ロボットの第１水平旋回軸駆動機構。