JPH0632913B2 - ダイレクトドライブモ−タ−を用いた関節型ロボツトの回動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はダイレクトドライブモーターを用いた関節型ロ
ボットの回動装置に関するものである。

（従来技術） 第３図は従来の関節型ロボツトである。これは台座６１
に固定されたコラム６２にボデイー６３が取付けてあ
る。ボデイー６３はその両端がフランジ状に成形されて
おり、そのフランジ部 63a，63b にモーター６４，６５
が対向する位置に設置されている。モーター６４，６５
の出力軸は図示省略の減速機を介してそれぞれ第１アー
ム６６、第３アーム６７に連結している。第１アーム６
６の先端で第２アーム６８が軸支されていて第２アーム
６８の中間と前記第３アーム６７とがリンク６９により
回転自在に連結され平行四辺形機構を構成している。７
０は第２アーム６８先端に取りつけられたハンドであ
る。モーター６５と６４を適宜回転制御にすることによ
りハンド７０を平面的に位置決めできる構造になつてい
る。この様な構造ではアームを駆動するモーターを固定
部であるボデイー６３に取りつけてあるので、アームの
重量が軽くなつてアームの回動速度を速くできる利点が
ある反面、ボデイー６３でモーターを支えているのでア
ームの回動範囲が制限されるという欠点があつた。

又、同じく駆動モーターを固定部に配置したものに特開
昭５７−１７３４８７号の第６図に示すものや実開昭５
９−１６０１８２号に示すものの様に回転駆動軸の二重
軸としてアームの回動範囲を360゜以上得ることができ
るものが提案されている。

しかしながら、これらの公報に示された装置は２つの回
動軸において一方の軸を他方の軸内に軸支する構造であ
るので回転連結のための軸（特に内側の軸）がかなり長
くなるのでそのためモーターの負荷イナーシヤーの増大
によつて、モーターの応答性、アームの加速性が悪くな
り、せつかく可動部の重量の軽減するためにモーターを
固定部に設けても思つたほどアーム速度を増大すること
ができないばかりか、軸が長いことによりねじれが発生
し、振動発生等によりアームの位置決め精度に悪影響を
及ぼすという問題点があつた。

（目的） 本発明は前記問題に着目してなされたもので、駆動軸の
負荷イナーシヤーを小さくし、モーターの応答性、加速
性を良くし、アーム速度を早く且つ位置決め精度を高く
し、且つアームの回動範囲を360゜以上にすることがで
きる関節型ロボットの回動装置を提供することを目的と
している。

（構成） 本発明は上記目的を達成するため同心環状に配設された
１対のステーター間に環状のローターを配設したダイレ
クトドライブモーター２個を上下同軸に所定の間隙を存
して配設し、両ダイレクトドライブモーターの中心空洞
部に固定軸を嵌挿し、前記間隙部の固定軸に第１アーム
基部と第２アーム駆動用のプーリーとを回動自在に枢着
し、夫々２個のダイレクトドライブモーターのローター
に一体に結合し、第１アーム先端に配置された第２アー
ム回動軸に固定した従動プーリーとを回転伝達手段とを
用いて連結し、第２アーム回動軸の端部に第２アームを
第１アームで回転を阻止されないように配設したことを
特徴とするものである。以下実施例に基づいて具体的に
説明する。

固定台座１にエンコーダー２、ブレーキ３を備えたサー
ボモーター４を設け、このサーボモータ４のシヤフト５
をカツプリング６を介して固定台座１上部に連設された
支持筒７に設けられたベアリング８に軸支されたボール
ねじ９に連結する。１０は筒状のベース１１に設けられ
た直線軸受で前記の支持筒７に設けられた直線案内１２
とを係合している。前記のベース１１はその上端で固定
軸１３の下端に形成されたフランジ13ａに固定されてい
る。またフランジ13ａに取り付けられた支持台１４の下
端には前記のボールねじ９に螺合したナット１５が固定
されている。

前記のフランジ13ａの上端にはダイレクトドライブモー
ター１６が固定されており、該ダイレクトドライブモー
ター１６の中心空洞部16ａにはフランジ13ａに連設され
た固定軸１３が嵌合されている。

タイレクトドライブモーター１６は同心環状に配設され
た一対のステーター16b,16c間の環状のローター16ｄが
軸受16e,16fによつて軸支されローター16ｄがステータ
ー16b,16cの上端より出力軸として突出するように構成
されている。この突出部16ｇが第１アーム１７の基部17
ａと結合している。

固定軸１３上部にはダイレクトドライブモーター１９の
中心空洞部19ａを嵌合し、両ダイレクトドライブモータ
ー１６，１９間に所定の間隙が存する如くしてダイレク
トドライブモーター１９を固定軸１３上端のフランジ１
８に固定している。ダイレクトドライブモーター１９は
同心環状に配設された１対のステーター19b,19c間の環
状のローター19ｄが軸受19e,19fで軸支され、ローター1
9ｄがステーター19b,19cの下端より出力軸として突出す
るように構成されている。該出力軸19ｇは固定軸１３に
軸受20によつて軸支されたスリーブ２１に連結してい
る。該スリーブ２１の中間部で駆動プーリー22が軸支さ
れ、該プーリー上部と前記フランジ18にその出力軸がダ
イレクトドライブモーター19と平行になるように連設さ
れたサーボモーター２３の出力軸に連結されたプーリー
２４との間にタイミングベルト２５が張架され、回転連
結している。

前記スリーブ２１下端にはプーリー２６が固定されてい
る。一方第１アーム１７の先端部では中空の第２アーム
回動軸２７が先端部１７に固定された軸受２８，２９に
よつて固定軸１３と平行に軸支されている。該第２アー
ム回動軸２７上端には中空の従動プーリー３０が固定さ
れ、前記プーリー２６との間でタイミングベルト３１が
張架され、回転連結している。この中空状の第２アーム
回動軸の内側でやはり中空状の内軸３２が第２アーム回
動軸２７の内径に設けられた軸受３３，３４によつて軸
支されている。該内軸３２はその一端が前記従動プーリ
ー３０より突出しており、この突出部にプーリー３５が
固定されている。該プーリー３５は前記プーリー２２下
部との間に張架されたタイミングベルト３６によつて回
転連結されている。

前記第２アーム回動軸２７はその下部で第２アーム３７
の基部37ａと連結している。また前記の内軸３２はその
もう一端が第２アーム３７の基部37ａより突出してお
り、その突出部でプーリー３８に連結している。該プー
リー３８は第２アーム３７先端で軸受３９，４０によつ
て第２アーム回動軸２７と平行に軸支されたツール軸４
１に固定されたプーリー４２とその間で張架されたタイ
ミングベルト４３によつて回転連結されている。

４４はツール軸４１の下端に固定されたハンドである。
また４５はツール軸４１が回転した時、ハンドへの配線
４６がからまつたり、断線しないようにするための第１
のスリツプリングであり、配線４６は中空状に成形され
たツール軸４１の内径を伝わつてハンドに接続してい
る。

またこの配線は前記内軸３２の中空に成形されたガイド
パイプ４７内を通つて前記の内軸と同一軸心となるよう
に第１アーム１７の先端上部に設けられた第２のスリツ
プリング４８に接続している。第２のスリツプリング４
８より配線４６は第１アーム１７内を通つてダイレクト
ドライブモーター１６の外周に設けられた第３のスリツ
プリング４９に接続し、それ以後はベース１１内を経て
固定台座１に設けられたコネクター５０に導びかれてい
る。一方固定軸１３は中空状に形成されていてその内径
を通つてダイレクトドライブモーター１９とサーボモー
ター２３の配線５１がやはりベース１１内を経て前記コ
ネクター５０に導びかれている。

又第２アーム３７は第２図に示すように第２アームの回
転軸回りに回転した際、ダイレクトドライブモーター１
６やベース１１に干渉しない程度の長さになつている。

次に作用について説明する。

サーボモーター４を回動させるとアームとともにベース
１１が上下する。サーボーモーター４はブレーキ３を備
えているので停電時の落下を防ぐことができる。またダ
イレクトドライブモーター１６を回動させると第１アー
ム１７が、ダイレクトドライブモーター１９を回動させ
るとタイミングベルト３１により第２アーム３７が、ボ
ーモーター２３を回動させるとタイミングベルト25，3
6，43によつてツール軸４１を回動させることができる
ので、以上のことによりハンド４４の空間内での位置決
めとハンドの軸回りの回転姿勢を制御することができ
る。

また第１アーム１７、第２アーム３７、ハンド４４はそ
れぞれが360゜以上回動可能となるように互いに干渉し
ないように配置され、かつ第２アームとハンドを駆動す
るモーターの配線は固定軸１３の内部を通つて固定側へ
導かれ、ハンドへの配線も３つのスリツプリングを経由
して固定側へ接続しているので、配線上もアームやハン
ドが360゜以上回動しても配線がねじれたり断線したり
することがない。

尚、上述せるタイミングべルトはリンク、ワイヤ、チエ
ーン等の種々の回転伝達手段で代用できるものである。

（効果） 本発明は同心環状に配設された１対のステーター間に環
状のローターを配設したダイレクトドライブモーター２
個を上下同軸に所定の間隙を存して配設し、両ダイレク
トドライブモーターの中心空洞部に固定軸を嵌挿し、前
記間隙部の固定軸に第１アーム基部と第２アーム駆動用
のプーリーとを回動自在に枢着し、夫々２個のダイレク
トドライブモーターのローターに一体に結合し、第１ア
ーム先端に配置された第２アーム回動軸に固定した従動
プーリーとを回転伝達手段とを用いて連結し、第２アー
ム回動軸の端部に第２アームを第１アームで回転を阻止
されないよう配設しているので、駆動軸の負荷イナーシ
ヤを小さくし、モーターの応答性、加速性を良くし、ア
ーム速度を早く且つ位置決め精度を高くし、且つアーム
の回動範囲を360゜以上にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例正断面図、第２図は第１図の
正面図、第３図は従来装置の正面図である。 １……固定台座、13……固定軸 16,19……ダイレクトドライブモーター 16a,19a……中心空洞部 16b,16c,19b,19c……ステーター 16d,19d……ローター、17……第１アーム ２６……駆動プーリー、27……第２アーム回動軸 ３０……従動プーリー、31……タイミングベルト ３７……第２アーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同心環状に配設された１対のステーター間
   に環状のローターを配設したダイレクトドライブモータ
   ー２個を上下同軸に所定の間隙を存して配設し、両ダイ
   レクトドライブモーターの中心空洞部に固定軸を嵌挿
   し、前記間隙部の固定軸に第１アーム基部と第２アーム
   駆動用プーリーとを回動自在に枢着し、夫々２個のダイ
   レクトドライブモーターのローターに一体に結合し、第
   １アーム先端に配置された第２アーム回動軸に固定した
   従動プーリーとを回転伝達手段を用いて連結し、第２ア
   ーム回動軸の端部に第２アームを第１アームで回転を阻
   止されないよう配設しているダイレクトドライブモータ
   ーを用いた関節型ロボットの回動装置。