JPH0583353B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、広く産業用に供される多関節ロボツ
トに関し、さらに詳しくは少くとも２つの制御ア
ームと、両制御アームの関節部に設けられた同一
軸上で相対する２つの減速機とを有する多関節ロ
ボツトにおける関節部の駆動機構に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来の多関節ロボツトの関節部の駆動機構に関
するものとして、例えば特開昭58−181586号公報
に示されたものがあり、これを図について説明す
る。第４図はこの従来例の正面図であり、第５図
は同側面図、第６図は第４図Ａ部で示された制御
アームとしての第１アームおよび第２アームの関
節駆動部分の詳細断面図である。これらの図にお
いて、１は固定ベース、２は固定ベース１上で回
転する回転テーブル、３は回転テーブル２に固定
されたベース、４はベース３上の点５を中心とし
て揺動する第１アーム、６は第１アーム４を駆動
するための第１モータ、７は第１アーム４上の点
８を中心として揺動する第２アーム、９，１０は
第１アーム４と第２アーム７とともに平行リンク
を構成するリンクおよびリンク支え、１１はリン
ク支え１０およびリンク９を介して第２アーム７
を駆動するための第２モータ、１２は第２アーム
７の先端に取付けられた手首部であり、Ｂおよび
Ｃの矢印方向に曲げおよびひねり動作をする。

したがつて、このロボツトにおいては、第１モ
ータ６を動作させることにより、第１アーム４が
前後に揺動し、また第２モータ１１を動作させる
ことにより、リンク支え１０が上下に揺動し、第
１アーム４、リンク９および第２アーム７の平行
リンク機構の構成により、第２アーム７が回転中
心８を中心に上下に揺動する。つまり、第１モー
タ６と第２モータ１１を制御することにより、第
１アーム４および第２アーム７で構成される前
後、上下の平面内の任意の点に手首部１２を移動
させることができ、さらに回転テーブル２の回動
を加えることにより、左右をも含む空間領域内の
任意点に移動させることができ、様々な作業を可
能にする。

次に第６図において、１５はベース３に固定さ
れた第１ブラケツトで、第１モータ６を突設状に
ベース３に固定している。１６は第１モータ軸
で、第１モータ６の出力軸である。１８は後述す
る第１サーキユラスプライン、第１フレクスプラ
インとともに通称ハーモニツクドライブコンポー
ネントと称されている減速機を構成する第１ウエ
ーブジエネレータで、第１モータ軸１６に固定す
る。１９は第１サーキユラスプラインで、第１モ
ータ軸１６と同心に第１ブラケツト１５に固定す
る。２０は第１フレクスプライン、２１は第１ア
ーム駆動軸、２２は第１軸受で、第１アーム駆動
軸２１は第１アーム４の一方の側面に固定し、第
１ブラケツト１５に支持された第１軸受２２によ
り、第１アーム４が第１モータ軸１６と同心上で
揺動し得るように設けられている。第１フレクス
プライン２０は第１サーキユラスプライン１９と
同心でかつ互いの歯部が噛み合う位置で第１アー
ム駆動軸２１に固定される。２３は第１軸受カバ
ーで、第１軸受２２を第１ブラケツト１５内に保
持している。

２４は第１ブラケツト１５と相対する側におい
てベース３に固定された第２ブラケツトで、第１
アーム４を挾み、その内径部が第１アーム４の第
１アーム駆動軸２１と同心になるようにベース３
に固定されている。２５は第２軸受であり、円錐
コロ軸受を用い、第１アーム４の他方の側面に固
定されたスリーブ状の軸２６との間に介装されて
第１アーム４が第２ブラケツト２４に対し回動可
能に支持されるように設けられている。２７は第
２軸受カバーで、第２ブラケツト２４にネジ部２
８を設け、そのネジ部２８に螺合し、第２軸受２
５の内輪を保持するとともにそれに予圧をかけて
いる。第２モータ１１は第１モータ６と第１アー
ム４に対し同一軸上の相対する位置にある。２９
は第３ブラケツトで、第２ブラケツト２４に固定
し、第２モータ１１を突設している。３０は第２
モータ軸で、第２モータ１１の出力軸である。３
１は第１ウエーブジエネレータで、第２モータ軸
３０に固定されている。３２は第２サーキユラス
プラインで、第２モータ軸３０と同心に第３ブラ
ケツト２９に固定されている。３３は第２フレク
スプラインで、第２モータ軸３０と同心に位置
し、前記第２ウエーブジエネレータ３１、第２サ
ーキユラスプライン３２とともにハーモニツクド
ライブ減速機を構成する。３４は第２アーム駆動
軸、３５は第３軸受、３６は第４軸受で、第２ア
ーム駆動軸３４は第３軸受３５と、第４軸受３６
により第１アーム４に両端支持され、その中間の
位置で第２アーム駆動軸３４に固定されたアーム
支え１０が第２モータ軸３０と同一軸上で揺動す
るように構成されている。第３軸受３５、第４軸
受３６にはアンギユラ玉軸受が使用されている。

次に動作について説明する。

第１モータ６を駆動すれば、第１アーム４は第
１ハーモニツクドライブ減速機を介して第１アー
ム駆動軸２１の回転が減速され、第１モータ軸１
６の軸心を中心として揺動する。また、第２モー
タ１１を駆動すれば、リンク支え１０が第２ハー
モニツクドライブ減速機を介して第２アーム駆動
軸３４の回転が減速され、第２モータ軸３０の軸
心を中心として揺動する。アーム支え１０は前述
のように第２アーム７および第１アーム４、リン
ク９とともに平行リンクを構成しているので、第
２モータ１１を駆動すれば、第２アーム７が揺動
し、ロボツトの動作を行わせることができる。な
お、ロボツトの精度および剛性を確保するため
に、第６図に示す関節部では、軸受カバー２７を
ネジ込み調整すること等により予圧調整管理が行
われる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の多関節ロボツトの関節部の駆動機構は、
以上のように構成されているので、部品点数が多
く、しかもロボツトの精度を確保するにあたつ
て、個々の部品の加工精度を高める必要があるほ
か、前述のごとく組立時に予圧調整等が必要であ
り、低価格で高精度のロボツトを得ることが困難
であつた。とくに、ハーモニツクドライブ減速機
では、各々のコンポーネントを同一軸上で高精度
に取付けなければアームが振動し易く、従来例の
ように部品点数の多いかつ左右に分割した構造形
式では、高精度の組立を安定して確保することが
極めて困難であるという問題点があつた。

本発明は、上記の問題点を解消するためになさ
れたもので、組立時に熟練者による調整作業を行
わなくても安定した高精度を保つことができ、か
つ安価な多関節ロボツトを得ることを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る多関節ロボツトは、少くとも２つ
の制御アームと、両制御アームの関節部に設けら
れた同一軸上で相対する２つの減速機とを有する
多関節ロボツトにおいて、前記２つの減速機が、 一方の制御アームの関節部に固定された共通の
サーキユラスプラインと、 前記共通のサーキユラスプラインの一方側に同
軸状に装着された第１のハーモニツクドライブ減
速機と、 前記共通のサーキユラスプラインの他方側に該
サーキユラスプラインと相対的に回動するように
取付けられかつ他方の制御アームの関節部に連結
されたブラケツトと、 前記ブラケツトを介して前記共通のサーキユラ
スプラインの他方側に同軸状に装着された第２の
ハーモニツクドライブ減速機とからなるものであ
る。

本発明における好ましい実施態様においては、
前記共通のサーキユラスプラインとブラケツトの
間にクロスローラ軸受を介装することである。

さらに、本発明における好ましい実施態様にお
いては、前記共通のサーキユラスプラインの一端
にクロスローラ軸受を介してベースに固定された
一方のブラケツトが設けられていることである。

さらにまた、本発明における好ましい実施態様
においては、前記第１および第２のハーモニツク
ドライブ減速機が共通のサーキユラスプライン、
該共通のサーキユラスプライン内に同一軸上で相
対して噛合い結合された第１および第２のフレク
スプライン、該フレクスプラインのそれぞれに同
一軸上に内装された第１および第２のウエーブジ
エネレータ、該ウエーブジエネレータのそれぞれ
の軸を軸受を介して支承する第１および第２のブ
ラケツト、および該ブラケツトと前記サーキユラ
スプラインの間にそれぞれ介装されたクロスロー
ラ軸受によりユニツト化されていることである。

また、本発明における好ましい実施態様におい
ては、前記第１および第２のウエーブジエネレー
タのそれぞれの軸と前記２つの制御アームの後方
または下方に配されたそれぞれのモータの出力軸
とを歯付ベルト伝動機構により連結することであ
る。

さらに、本発明における好ましい実施態様にお
いては、前記第１および第２のウエーブジエネレ
ータのそれぞれの軸にブレーキ装置が設けられ
る。

［作用］ 本発明による多関節ロボツトでは、少くとも２
つの制御アームの関節部に同一軸上で相対して設
けられた２つのハーモニツクドライブ減速機のサ
ーキユラスプラインが一方の制御アームに固定さ
れて一体共用化されており、しかも該共通のサー
キユラスプラインの一端にそれと相対的に回動す
るように取付けられかつ他方の制御アームの関節
部に連結されたブラケツトが設けられているた
め、一方の制御アームの動作は、例えば第１のハ
ーモニツクドライブ減速機の機能により共通のサ
ーキユラスプラインを減速させることにより、行
わしめることができる。また、他方の制御アーム
の動作は、前記共通のサーキユラスプラインと相
対的に回動するように取り付けられたブラケツト
を、第２ハーモニツクドライブ減速機の機能によ
り減速させることにより、行わしめることができ
る。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図により説明する。

第１図は本発明の実施例を示す多関節ロボツト
の関節部の断面図であり、第２図は第２アームの
動作を説明するための説明図、第３図は多関節ロ
ボツトの外観図である。これらの図において、符
号１〜１１、１２，１６，３０は従来例と同等ま
たは相当部を示す。３８はカバーであり、上下に
２分割され、内装する第１モータ６、第２モータ
１１等を保護するとともに外観を良くしている。
４０は中心部にスリーブ４１を有する凹形状をし
た第１ブラケツトであり、ベース３にボルト３９
で固定されている。１８は第１ウエーブジエネレ
ータであり、前記スリーブ４１内を挿通し第１軸
受４３，４４で支承される第１ウエーブジエネレ
ータ軸４２の先端に固定されており、後述する第
１フレクスプラインと共通のサーキユラスプライ
ンとともに第１ハーモニツクドライブ減速機を構
成する。２０は第１フレクスプラインであり、シ
ルクハツト形状をなし、そのツバに相当する部分
が第１ブラケツト４０凹部内に第１ウエーブジエ
ネレータ軸４２と同心にボルト４５で固定されて
いる。４６は第１クロスローラ軸受で、外輪は第
１ブラケツト４０の内側端面にボルト４７で固定
され、内輪は共通のサーキユラスプラインの一方
の端面にボルト４８で固定されている。５０は第
１ブラケツト４０と相対する側に回転自在に設け
られた第２ブラケツトで、共通のサーキユラスプ
ラインと相対的に回動する。また、第２のブラケ
ツト５０は第１ブラケツト４０とほぼ同様の形状
をなし、中心部にスリーブ５１を有する。さら
に、第２ブラケツト５０の外側面には偏心位置に
ピン形式のリンク支え１０が突設され、このリン
ク支え１０にリンク９の一端がローラフオロア４
９を介して回転自在に枢着されている。３１は第
２ウエーブジエネレータであり、前記スリーブ５
１内を挿通し第２軸受５３，５４で支承される第
２ウエーブジエネレータ軸５２の先端に固定され
ており、後述する第２フレクスプラインと共通の
サーキユラスプラインとともに第２ハーモニツク
ドライブ減速機を構成する。３３は第２フレクス
プラインで、第１フレクスプライン２０と同様に
シルクハツト形状をなし、そのツバ部が第２ブラ
ケツト４８の凹部内に第２ウエーブジエネレータ
軸５２と同心にボルト５５で固定されている。５
６は第２クロスローラ軸受で、外輪は第２ブラケ
ツト５０の内側端面にボルト５７で固定され、内
輪は共通のサーキユラスプラインの他方の端面に
第１クロスローラ軸受４６と対称にボルト５８で
固定されている。６０は本発明において重要な要
素となる第１および第２のハーモニツクドライブ
減速機のコンポーネントの１つである共通のサー
キユラスプラインである。

このサーキユラスプライン６０は内面の両側に
歯形（スプライン）を有しており、前記第１フレ
クスプライン２０と第２フレクスプライン３３の
両方を相対状に同心に内装して前記歯形にそれぞ
れ噛み合せている。また、共通のサーキユラスプ
ライン６０はフランジ部６１を有し、第１アーム
４にボルト６２で固定されている。

したがつて、第１アーム４は共通のサーキユラ
スプライン６０と第１ブラケツト４０の間に介在
された第１クロスローラ軸受４６により、ベース
３に対し回動可能に支持されている。また、第２
ブラケツト５０は第２クロスローラ軸受５６、共
通のサーキユラスプライン６０、および第１クロ
スローラ軸受４６を介し、ベース３と回動可能に
支持されている。以上１８，２０，４０〜４４，
４６，５０〜５４，５６，６０の部品ないし要素
は全て同軸上に取付けられ、サーキユラスプライ
ン６０を中心に組み付けられている。

６４，６５はそれぞれ第１プーリであり、第１
モータ軸１６および第１ウエーブジエネレータ軸
４２に固定され、第１ベルト６６を介して第１モ
ータ６の回転が第１ウエーブジエネレータ軸４２
に伝達される。６８，６９はそれぞれ第２プーリ
であり、第２モータ軸３０および第２ウエーブジ
エネレータ軸５２に固定され、第２ベルト７０を
介して第２モータ１１の回転が第２ウエーブジエ
ネレータ軸５２に伝達される。前記ベルトおよび
プーリは歯付ベルト伝動機構を構成するものであ
り、モータの回転がすべりを生じることなく確実
に伝達される。７２は第１ブレーキ、７３は第１
ブレーキ取付板、７４は第２ブレーキ、７５は第
２ブレーキ取付板であり、第１ブレーキ取付板７
３および第２ブレーキ取付板７５はいずれもベー
ス３に固定されている。第１ブレーキ７２および
第２ブレーキ７４はそれぞれ第１ウエーブジエネ
レータ軸４２および第２ウエーブジエネレータ軸
５２に回転側が同軸に取付けられ、固定側はそれ
ぞれのブレーキ取付板７３，７５に固定されてい
る。７６はモータ取付板であり、ベース３に固定
され、第１モータ６および第２モータ１１が取付
けられている。なお、リンク支え１０は従来例と
異なり、第２ブラケツト５０に関節部の軸心から
ずらして取付けられている。リンク支え１０とロ
ーラフオロア４９は、第２アーム７の回転支持フ
ランジ（図示せず）にも、第２ブラケツト５０に
取付けられているのと同様の方法で取付けられて
おり、第２アーム７および第１アーム４と併せて
平行リンクを構成している。

次に上記実施例の動作を説明する。

まず、第１モータ６の駆動は第１モータ軸１６
に取付けられた歯付の第１プーリ６４に回転を伝
え、同じく歯付のベルト６６を介し従動側第１プ
ーリ６５を回転させる。第１プーリ６５は第１ウ
エーブジエネレータ軸４２に固定されているの
で、第１ウエーブジエネレータ１８は回転され、
第１フレクスプライン２０および共通のサーキユ
ラスプライン６０の減速機能により、この場合、
サーキユラスプライン６０が減速されベース３に
対し回動運転をする。サーキユラスプライン６０
は前記したように、第１ブラケツト４０および第
１クロスローラ軸受４６を介して回動可能に支持
され、かつ第１アーム４と固定されているので、
第１モータ６の駆動により第１アーム４を動作さ
せることができる。なお、第３図で示すように、
垂直にアームが動作する多関節ロボツトでは、モ
ータ電源を落とすとアームの自重によりアームが
落下する場合が多く、第１ブレーキ７２および第
２ブレーキ７４は電源オフ時のアーム落下を防止
している。

次に、第２アーム７の動作について説明する。
第２モータ１１の駆動は第１アーム４の場合と同
じく、駆動側第２プーリ６８より第２ベルト７０
を介して従動側第２プーリ６９へ伝達され、第２
ウエーブジエネレータ３１を回転させる。説明を
分かり易くするために、第１アーム４を駆動しな
い場合を想定すると、共通のサーキユラスプライ
ン６０はベース３と一体に固定されているものと
考えられる。すなわち、第２ウエーブジエネレー
タ３１の回転により第２ハーモニツクドライブ減
速機の機能により第２クロスローラ軸受５６に回
動可能に支持されている第２フレクスプライン３
３が減速されて回転し、同じく一体で固定されて
いる第２ブラケツト５０を回転させることができ
る。第２ブラケツト５０はリンク支え１０および
第１アーム４、リンク９と平行リンクを構成して
いるため、第１アーム４の先端に回動可能に取付
けられた第２アーム７を駆動させることができ、
ロボツトの動作をさせることができる。

第１図に示されたハーモニツクドライブ減速機
を同軸上に構成したロボツトの関節構造では、第
１ブラケツト４０をベース３から取外し、また第
１アーム４から共通のサーキユラスプライン６０
を取外すと、独立した同軸上の関節ユニツトとし
て扱えるので、不具合時には、このユニツトごと
交換すれば極めて短時間でロボツトを復旧させる
ことができる。また、この関節ユニツトでは、サ
ーキユラスプライン６０を２つのハーモニツクド
ライブコンポーネントとして共有化しているの
で、その歯切りを高精度にかつ低コストで行うこ
とができる。また、第１および第２クロスローラ
軸受４６，５６は部品単位で予圧設定が行われる
ので、組立時の調整は不要であり、かつロボツト
として高い剛性が得られる。

なお、上記実施例では、主にハーモニツクドラ
イブ減速機のサーキユラスプライン６０の一体化
された関節ユニツト部について説明したが、上記
実施例のように第１モータ６、第２モータ１１を
ロボツトの第１アーム４の後方または下方に設置
すると、ロボツトのベース３の旋回時におけるバ
ランスが良くなるという効果がある。また、第１
モータ６、第２モータ１１をロボツトの後方また
は下方に配置してバランスを取つたが、ベルト伝
動機構を使用せずに、モータを直接ウエーブジエ
ネレータ軸と同軸に取付け駆動させても同等の効
果を得ることができる。

また、上記実施例では、共通のサーキユラスプ
ライン６０の両側における歯部の歯数については
言及しなかつたがこれは同数でも異なるものであ
つても差し支えない。また、リンク支え１０は第
２ブラケツト５０に対し偏心位置に取付けられて
いるが、アーム形式のものとすることによりその
一端を第２ブラケツト５０のスリーブ５１に同心
に固定することもできる。

また、上記実施例では、垂直多関節ロボツトに
ついて説明したが、水平多関節ロボツトに適用し
ても同等の効果を奏することはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、２つの制御アー
ムを減速駆動する関節部駆動機構において第１お
よび第２ハーモニツクドライブ減速機のサーキユ
ラスプラインを一体共用化しているので、部品点
数が少くて済み、しかもその関節部駆動機構部の
ユニツト化が可能になるため、高精度かつ安価な
多関節ロボツトが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す多関節ロボツト
の関節部の断面図、第２図は第２アームの動作を
説明するための説明図、第３図は多関節ロボツト
の外観図、第４図は従来例を示す正面図、第５図
は同側面図、第６図は第４図Ａ部で示された関節
駆動部分の断面図である。 ３……ベース、４……第１アーム、６……第１
モータ、７……第２リンク、９……リンク、１０
……リンク支え、１１……第２モータ、１６……
第１モータ軸、１８……第１ウエーブジエネレー
タ、２０……第１フレクスプライン、３０……第
２モータ軸、３１……第２ウエーブジエネレー
タ、３３……第２フレクスプライン、４０……第
１ブラケツト、４１……スリーブ、４２……第１
ウエーブジエネレータ軸、４３，４４……第１軸
受、４６……第１クロスローラ軸受、５０……第
２ブラケツト、５１……スリーブ、５２……第２
ウエーブジエネレータ軸、５３，５４……第２軸
受、５６……第２クロスローラ軸受、６０……共
通のサーキユラスプライン、６４，６５……第１
プーリ、６６……第１ベルト、６８，６９……第
２プーリ、７０……第２ベルト、７２……第１ブ
レーキ、７３……第１ブレーキ取付板、７４……
第２ブレーキ、７５……第２ブレーキ取付板、な
お、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも２つの制御アームと、両制御アー
   ムの関節部に設けられた同一軸上で相対する２つ
   の減速機とを有する多関節ロボツトにおいて、前
   記２つの減速機が、 一方の制御アームの関節部に固定された共通の
   サーキユラスプラインと、 前記共通のサーキユラスプラインの一方側に同
   軸状に装着された第１のハーモニツクドライブ減
   速機と、 前記共通のサーキユラスプラインの他方側に該
   サーキユラスプラインと相対的に回動するように
   取付けられかつ他方の制御アームの関節部に連結
   されたブラケツトと、 前記ブラケツトを介して前記共通のサーキユラ
   スプラインの他方側に同軸状に装着された第２の
   ハーモニツクドライブ減速機とからなることを特
   徴とする多関節ロボツト。 ２ 共通のサーキユラスプラインとブラケツトの
   間にクロスローラ軸受を介装したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の多関節ロボツト。 ３ 共通のサーキユラスプラインの一端にクロス
   ローラ軸受を介してベースに固定された一方のブ
   ラケツトが設けられていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の多関節ロボツト。 ４ 第１および第２のハーモニツクドライブ減速
   機が共通のサーキユラスプライン、該共通のサー
   キユラスプライン内に同一軸上で相対して噛合い
   結合された第１および第２のフレクスプライン、
   該フレクスプラインのそれぞれに同一軸上に内装
   された第１および第２のウエーブジエネレータ、
   該ウエーブジエネレータのそれぞれの軸を軸受を
   介して支承する第１および第２のブラケツト、お
   よび該ブラケツトと前記サーキユラスプラインの
   間にそれぞれ介装されたクロスローラ軸受により
   ユニツト化されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の多関節ロボツト。 ５ 第１および第２のウエーブジエネレータのそ
   れぞれの軸と前記２つの制御アームの後方または
   下方に配されたそれぞれのモータの出力軸とを歯
   付ベルト伝動機構により連結したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項記載の多関節ロボツト。 ６ 第１および第２のウエーブジエネレータのそ
   れぞれの軸にブレーキ装置を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載の多関節ロボツ
   ト。