JPH06179192A - ロボットアーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線をアームケース内に収容したロボットア
ームの提供。 【構成】 上下移動と回動運動とを行う作業ツール４８
を備えたロボットアームにおいて、ロボットアームをア
ームケース部３１と上下移動ケース部４６とを組合せた
構造にし、作業ツール４８の上下移動と回動運動との駆
動機構と伝達機構とをアームケース部３１に設け、上下
移動ケース部４６には、作業ツール４８と作業ツール４
８の上下移動と回動運動との受動機構のみを設けて、上
下移動ケース部４６の重量を軽減しながら、作業ツール
４８の回動部分を中空構造部５３とし、作業ツール４８
に接続する配線５２を中空構造部５３を通して作業ツー
ル４８に接続することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットのアー
ムに関し、特に、上下移動と回動運動とを行って作業す
る作業ツールを備えたロボットアームに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業用ロボットが生産現場で広く
使用されている。その中でも、水平面内での動作範囲が
広い直行型ロボットと水平型ロボットとが特に多く使用
されている。これらのロボットの先端アームには、作業
ツールを上下移動させながら回動させる機構が内蔵され
ているものが多い。

【０００３】図２は、この種のロボットの１つである４
軸水平型ロボットの概略構成図で、胴部１が架台等に設
置され、第１アーム２が前記胴部１に設けられた軸５を
中心に回動し、第２アーム３が前記第１アーム２に設け
られた軸６を中心に回動し、前記第２アーム３には、そ
の先端に取付けた作業ツール４を軸７を中心に回動させ
ると共に、前記作業ツール４を軸７の軸方向に上下移動
させる機構を内蔵している。２４は電線で、カール形状
に形成され、ロボットアームの外側から作業ツール４に
接続されている。

【０００４】図３は、図２の従来例の第２アーム３の内
部構造を示すものである。上下駆動モータ８がプーリ２
０、２２とベルト２１とを介して第２アーム３に回動自
在に取付けられたボール螺子９を回動させる。ボール螺
子９の回動によってナット１０が上下移動する。前記ナ
ット１０が上下移動すると、前記ナット１０が取付けら
れたフレーム２３とこのフレーム２３に前記ボール螺子
９と平行して回動自在に取付けられたスプライン軸１１
及び前記スプライン軸１１の下方の先端に取付けられた
作業ツール４とが前記ナット１０の上下移動に従って上
下移動する。回動駆動モータ１２がプーリ１３に直結し
ている。プーリ１４とプーリ１５とは直結されて前記第
２アーム３に回動可能に軸支されている。前記回動駆動
モータ１２の回動は、プーリ１３、１４、ベルト１７と
プーリ１５、１６、ベルト１８によって２段減速されて
プーリ１６に固定されたスプラインナット１９を回動さ
せる。このスプラインナット１９は第２アーム３に回動
可能に軸支されている。そして、前記スプラインナット
１９と前記スプライン軸１１とは、上下方向に相対移動
しながら回動を伝える構造になっているので、前記スプ
ラインナット１９と前記作業ツール４とは、前記上下駆
動モータ８の駆動によって前記ボール螺子９と前記スプ
ライン軸１１とを介して軸７の軸方向に上下移動すると
同時に、前記回動駆動モータ１２の駆動によって前記ス
プラインナット１９を介して軸７を軸にして回動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例の構成で
は、作業ツール４への配線が問題になる。通常、図３に
示すように、配線はカール形状にしたカールコード２４
が使用され、カール形状による伸縮性・屈曲性を利用し
て、作業ツール４の上下移動と回動とに対応している。
しかし、この方法では、カールコード２４が、回動する
作業ツール４の回動の中心を通れないので、カールコー
ド２４を作業ツール４に接続する部分で、カールコード
２４は、作業ツール４が１回回動する毎に、大きく捩じ
られることになり、カールコード２４の伸縮性・屈曲性
と耐久性とに限界が生じ、作業ツール４の上下移動と回
動とによる移動量を大きくとれないという問題点があ
る。又、カールコード２４が、ロボットアームの外部に
出ているので、周囲にある物と干渉する恐れがあるとい
う問題点がある。又、従来の構成で、スプライン軸１１
を配線が通る中空構造にして配線をアームケース内に収
容しようとしても、スプライン軸１１があるので収容す
る場所が無いことと、場所を作ったとしても、スプライ
ン軸１１とスプラインナット１９とが中空にするために
大きくなり過ぎて、機構の重量が過大になり、ロボット
先端部の移動性を損ない、且つ、コスト高になるという
問題点がある。

【０００６】本発明は、上記の問題点を解決し、ロボッ
ト先端部の重量増加無しに、配線をアームケース内に収
容できるロボットアームを提供することを課題としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のロボットアーム
は、上記の課題を解決するために、上下移動と回動運動
とを行う作業ツールを備えたロボットアームにおいて、
前記ロボットアームが、前記作業ツールを回動可能に支
持する上下移動ケース部と、前記上下移動ケース部を上
下移動可能に支持するアームケース部と、前記アームケ
ース部に配され前記上下移動ケース部を上下移動する上
下駆動源と、前記アームケース部に配され前記作業ツー
ルを回動駆動する回動駆動源と、前記上下移動ケース部
に配された中間伝動軸と、前記アームケース部に支持さ
れ前記回動駆動源の回動を前記アームケース部に配され
た第１伝動手段を介して前記中間伝動軸に伝達すると共
に、前記中間伝動軸に対しその軸方向に相対移動可能な
第１中間ホイールと、前記中間伝動軸に取付けられ第２
伝動手段を介して前記中間伝動軸の回転を前記作業ツー
ルの軸心部の外周に取付けた従動ホイールに伝達する第
２中間ホイールとを有し、前記作業ツールの軸心部を中
空構造部とし、この中空構造部を通して作業ツールの配
線がなされていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】ロボットアームの作業ツールの必要条件は、第
１に、作業ツールと一体になって移動する機構が簡単・
軽量で高速移動に支障が無いこと、第２に、作業ツール
の移動可能範囲が広いこと、第３に、配線の耐久性を向
上するために作業ツールへの配線が屈曲移動しないよう
にすること、第４に、配線が周囲にある物と干渉しない
ように配線をアームケース内に収容すること等である
が、従来例の構成では、第１、第２の条件と、第３、第
４の条件とが相反し、これらの４つの条件を総て満足す
るものが無く、特に、配線をアームケース内に収容した
ものがなかった。

【０００９】本発明のロボットアームは、上記の４つの
条件を総て満足するもので、その構成と作用は下記のと
おりである。

【００１０】本発明は、第１の条件を満足させるため
に、ロボットアームをアームケース部と上下移動ケース
部とに分け、アームケース部に前記上下移動ケース部を
上下移動可能に支持させ、上下移動ケース部に作業ツー
ルを回動可能に支持させている。

【００１１】従って、従来は、作業ツールに上下移動機
構と回動機構との伝動部が取付けられていたが、本発明
では、作業ツールには、回動機構の伝動部があるだけに
なり、作業ツールの回動軸を中空構造にして、配線をこ
の中を通して作業ツールに接続できる。

【００１２】又、ロボットアームがアームケース部と上
下移動ケース部とに分かれているので、作業ツールを支
持して移動する前記上下移動ケース部の重量を軽くする
ために、作業ツールを上下移動させ回動させるに必要な
機構の中から、作業ツール側に不可欠なものだけ、即
ち、受動機構のみを前記上下移動ケース部に残し、他は
総て前記アームケース部に収容することができる。

【００１３】この移動重量軽減は、アームケース部に、
上下移動用に上下駆動源を配し、回動用に回動駆動源と
駆動用の第１伝動手段と第１中間ホイールとを配し、上
下移動ケース部に、上下移動と回動兼用に受動用の中間
伝動軸を配し、回動用に受動用の第２伝動手段と第２中
間ホイールとを配している。作業ツールは、作業ツール
の軸心部の外周に取付けられた従動ホイールで前記第２
中間ホイールからの回動を受けて回動する。

【００１４】上記の構成によって、作業ツールの移動重
量を軽減することが可能になり、前記第１の条件を満足
することができると共に、作業ツールの上方に、配線を
ロボットアームのケースの中に収容するためのスペース
ができる。

【００１５】本発明は、第２〜第４の条件を満足するた
めに、上下移動ケース部に回動自在に保持されている作
業ツールの回動軸の軸心部を中空構造部とし、前記配線
を前記軸心の中空構造部を通して前記作業ツールに接続
している。

【００１６】本発明の構成では、配線を中空構造部を通
しているので、作業ツールに取り付ける部分は固定配線
になり、作業ツールの移動範囲を大きくしても、配線が
屈曲した状態で、大きく、即ち、耐久性を損なう程度の
大きさで移動することが無くなり、配線の耐久性が向上
し、前記第２〜第４の条件を満足する。

【００１７】それだけでは無く、配線を通すために中空
構造にする回転体は、前記従動ホイールだけであるの
で、前記従動ホイールの大きさは、作業ツールを回動駆
動するに適正な大きさのままで、中空構造部を構成でき
るので、前記第１の条件とも両立させることができる。

【００１８】

【実施例】本発明の１実施例を図１に基づいて説明す
る。

【００１９】図１は本発明のロボットアームの断面図
で、ロボットアームは、アームケース部３１と上下移動
ケース部４６との組合せで構成され、その組合せ部は、
前記アームケース部３１に設けられた相互スライド案内
手段４９と、前記上下移動ケース部４６に設けられた相
互スライド案内手段５０との組合せになっている。この
場合、相互スライド案内手段４９は案内ガイドで、相互
スライド案内手段５０は案内レールである。前記アーム
ケース部３１に、前記上下移動ケース部４６を上下に移
動させる上下駆動源３２と、この上下駆動源３２に伝動
手段であるプーリ３３、ベルト３４、プーリ３５を介し
て駆動されるボール螺子３６とを設け、前記上下移動ケ
ース部４６に前記ボール螺子３６の回転によって上下に
直線移動するナット３７を取付けて前記上下移動ケース
部４６を上下移動し、前記アームケース部３１に作業ツ
ール４８を回動させる回動駆動源３８と、この回動駆動
源３８に伝動手段であるプーリ３９、ベルト４０、プー
リ４１を介して駆動されて回動するスプラインナット４
３とを設け、前記上下移動ケース部４６に、前記スプラ
インナット４３に対して上下移動しながら前記スプライ
ンナット４３から回動を伝達されるスプライン軸４２を
取付け、このスプライン軸４２に伝達された回動を前記
作業ツール４８に伝える伝動手段であるプーリ４４、ベ
ルト４５、プーリ４７を設けると共に、前記上下移動ケ
ース部４６に回動自在に保持されている前記作業ツール
４８の回動軸の軸心を中空構造部５３とし、前記作業ツ
ール４８に接続する配線５２を前記作業ツール４８の上
方に配し、前記配線５２を前記軸心の中空構造部５３を
通して前記作業ツール４８に接続する。又、配線５２が
配されている部分にカバー５４を設けて、配線を保護し
ている。

【００２０】次に、本実施例の動作を説明する。

【００２１】本実施例のロボットアームは、アームケー
ス部３１と上下移動ケース部４６との組合せ構造になっ
ており、アームケース部３１に設けられた上下駆動源３
２からの駆動が、ボール螺子３６に伝わり、このボール
螺子３６の回動が、ナット３７を介して上下移動ケース
部４６に伝わって、前記上下移動ケース部４６が上下に
移動する。この際に、前記上下移動ケース部４６に回動
可能に保持されているスプライン軸４２が、前記アーム
ケース部３１に回動可能に保持されているスプラインナ
ット４３を通って、前記上下移動ケース部４６と一体に
上下移動する。

【００２２】又、アームケース部３１に設けられた回動
駆動源３８からの駆動が、前記スプラインナット４３に
伝えられ、このスプラインナット４３はこれによって回
動すると共に、このスプラインナット４３を通っている
前記スプライン軸４２に回動を伝達する。この回動の伝
達を受けた前記スプライン軸４２はその回動を作業ツー
ル４８に取り付けられたプーリ４７に伝えて、作業ツー
ル４８を回動する。

【００２３】配線５２は、前記作業ツール４８の上方に
配され、カール形状になっていて、伸縮性と屈曲性が向
上されており、前記作業ツール４８の軸心の中空構造部
５３を通して前記作業ツール４８に接続されている。従
って、前記作業ツール４８に取り付けられた部分の配線
は固定配線になり、それより上方の配線は、カール構造
で伸縮性と屈曲性が向上されているので、配線の耐久性
は向上し、同時に、作業ツール４８の回動可能範囲が増
大する。そして、カバー５４が、配線を他の物体との干
渉から保護している。

【００２４】上記によって、前記した、ロボットアーム
に望まれる第１〜第４の条件を、従来例が避けられ無か
った相反性を排除して、総て満足することができる。

【００２５】本発明のロボットアームは、上記の実施例
に限らず種々の態様が可能である。

【００２６】例えば、実施例では、動力伝達手段に、プ
ーリとベルトとを使用しているが、歯車等の他の伝達手
段でも良い。

【００２７】

【発明の効果】本発明のロボットアームは、作業ツール
に必要な条件、第１に、作業ツールと一体になって移動
する機構が簡単・軽量で高速移動に支障が無いこと、第
２に、作業ツールの移動可能範囲が広いこと、第３に、
配線の耐久性を向上するために作業ツールへの配線経路
が屈曲移動が少ない構造であること、第４に、配線が周
囲にある物と干渉しないように配線をアームケース内に
収容することの４つの条件を総て満足し、ロボット先端
部の重量増加無しに、配線をアームケース内に収容でき
るので、配線が他の障害物と干渉することが無くなり、
且つ、回動する作業ツールの回動の中心を配線が通るの
で、配線の伸縮性と耐屈曲性が向上し、作業ツールの回
動範囲を拡大できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の断面図である。

【図２】ロボットアームの基本動作図である。

【図３】従来例の断面図である。

【符号の説明】

３１ アームケース部 ３２ 上下駆動源 ３８ 回動駆動源 ３９ プーリ（第１伝動手段） ４０ ベルト（第１伝動手段） ４１ プーリ（第１伝動手段） ４２ スプライン軸（中間伝動軸） ４３ スプラインナット（第１中間ホイール） ４４ ナット（第２中間ホイール） ４５ ベルト（第２伝動手段） ４６ 上下移動ケース部 ４８ 作業ツール ５２ 配線 ５３ 中空構造部 ５５ 軸心部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下移動と回動運動とを行う作業ツール
   を備えたロボットアームにおいて、前記ロボットアーム
   が、前記作業ツールを回動可能に支持する上下移動ケー
   ス部と、前記上下移動ケース部を上下移動可能に支持す
   るアームケース部と、前記アームケース部に配され前記
   上下移動ケース部を上下移動する上下駆動源と、前記ア
   ームケース部に配され前記作業ツールを回動駆動する回
   動駆動源と、前記上下移動ケース部に配された中間伝動
   軸と、前記アームケース部に支持され前記回動駆動源の
   回動を前記アームケース部に配された第１伝動手段を介
   して前記中間伝動軸に伝達すると共に、前記中間伝動軸
   に対しその軸方向に相対移動可能な第１中間ホイール
   と、前記中間伝動軸に取付けられ第２伝動手段を介して
   前記中間伝動軸の回転を前記作業ツールの軸心部の外周
   に取付けた従動ホイールに伝達する第２中間ホイールと
   を有し、前記作業ツールの軸心部を中空構造部とし、こ
   の中空構造部を通して作業ツールの配線がなされている
   ことを特徴とするロボットアーム。