JPH08174451A - ロボット装置の水平移動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一台の回転駆動源で確実に水平移動し得るロ
ボット装置の水平移動機構を提供する。 【構成】 回転駆動源（電動モータＭＲ）にスプロケッ
トＦ１を固定する。回転体（減速機ＭＤ）に第１のアー
ムＡ１の一端を固定し、その他端にスプロケットＦ２を
固定し、これと同軸に回動自在に支持するスプロケット
Ｒ１を、第２のアームＡ２の一端に固定し、その他端に
スプロケットＲ２を回動自在に支持する。スプロケット
Ｆ１（固定車）とスプロケットＲ１（従動車）をチェー
ンＣ１を介して連結し、スプロケットＦ２（固定車）と
スプロケットＲ２（従動車）をチェーンＣ２を介して連
結する。第１の軸Ｓ１と第２の軸Ｓ２との軸間距離と、
第２の軸Ｓ２と第３の軸Ｓ３との軸間距離を等しくし、
スプロケットＦ１，Ｒ１の回転比を２：１に、スプロケ
ットＦ２，Ｒ２の回転比を１：２に設定する。

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装置に関
し、特に一つの回転駆動源により操作部材の水平直線移
動を可能とするロボット装置の水平移動機構に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボット装置において所望の動作
を行なうには回転駆動源を複数必要とし、使用頻度の高
い前後動作に関しては、回転運動から水平運動に変換す
るために二台以上の回転駆動源を必要とし、装置の小型
化が制限されることとなる。例えば、特公昭３５−２７
６号公報に記載の装置においては、爪７を水平移動させ
る機構として、駆動用ウォーム１６を起動してアーム６
を移動させると共に、駆動用ウォーム１５を起動してホ
イル１３を回転させ、ウォーム１６、ホイル１２とウォ
ーム１５、ホイル１３との歯数比を適当に設定する旨記
載されている。然し乍ら、同公報に記載の装置において
は、先端の爪７を水平移動するには、駆動用ウォーム１
６と駆動用ウォーム１５とを、角度あるいは位置によっ
て異なる比率で回動する必要があり、水平移動にはこれ
らのウォーム１５，１６を別個に駆動するため少くとも
二台の回転駆動モータを必要とするだけでなく、両モー
タ間の回転調整が困難である。

【０００３】これに対し、特開平３−１４２１８３号公
報には、一台の回転駆動モータで前後動作が可能なロボ
ット装置が開示されている。即ち、同公報に記載のロボ
ット装置は、二組のベベルギアを有する歯車機構を介し
て第１及び第２のリンク機構を連結したもので、第１の
リンク機構を一台の回転駆動モータによってウォーム及
びウォームホイールを回動することにより第１のリンク
機構を回動させれば、第１のリンク機構が支持される上
下動ベースに対し、第２のリンク機構に支持されたブラ
ケットを前後方向に動作させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】而して、特開平３−１
４２１８３号公報に記載のロボット装置によれば、一台
の回転駆動モータだけで水平移動が可能であり、しかも
第１及び第２のアーム等によって常に先端のブラケット
が水平に維持されるので、前掲の特公昭３５−２７６号
公報に記載の装置のようなモータ間の回転調整も必要な
くなる。然し乍ら、上記公報に記載のロボット装置にお
いても、複数のリンクを組み合わせた構造であることか
ら、正確に水平移動を行なうことが容易ではなく、先端
部が水平面に対して一定の関係となるように維持するた
めの位相調整が困難である。

【０００５】そこで、本発明は、一台の回転駆動源で確
実に水平移動し得るロボット装置の水平移動機構を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のロボット装置の水平移動機構は、第１の軸
を中心に回動自在に支持する回転体を有し、所定の位置
に固定する回転駆動源と、前記第１の軸上に中心軸が位
置するように前記回転駆動源に固定する第１の固定車
と、前記回転体に一端を固定し、前記第１の軸を中心に
回動自在に支持する第１のアームと、該第１のアームの
他端に配置し、当該第１のアームの軸に対して直交する
第２の軸上に中心軸が位置するように固定する第２の固
定車と、前記第２の軸を中心に回動自在に支持する第１
の従動車と、該第１の従動車を一端に固定し前記第２の
軸を中心に回動自在に支持する第２のアームと、該第２
のアームの他端に配置し、当該第２のアームの軸に対し
て直交する第３の軸を中心に回動自在に支持する第２の
従動車と、前記第１の固定車と前記第１の従動車とを連
結する第１の巻掛媒介部材と、前記第２の固定車と前記
第２の従動車とを連結する第２の巻掛媒介部材とを備
え、前記第１の軸と前記第２の軸との軸間距離が、前記
第２の軸と前記第３の軸との軸間距離と等しくなるよう
に設定すると共に、前記第１の固定車と前記第１の従動
車との回転比を２：１に設定し、前記第２の固定車と前
記第２の従動車との回転比を１：２に設定することとし
たものである。

【０００７】前記水平移動機構において、請求項２に記
載のように、前記第１及び第２の巻掛媒介部材をチェー
ンで構成すると共に、前記第１及び第２の固定車、並び
に前記第１及び第２の従動車をチェーンスプロケットで
構成し、前記第１の固定車と前記第１の従動車との歯数
比を２：１に設定し、前記第２の固定車と前記第２の従
動車との歯数比を１：２に設定することができる。

【０００８】また、請求項２に記載の水平移動機構にお
いて、請求項３に記載のように、前記チェーンを構成す
るリンクのうち隣接するリンクに対し、各々のテーパ面
が外側となるように支持する一対の楔形状のリンク部材
と、該一対のリンク部材の各々のテーパ面に当接するテ
ーパ面を内側面に形成した一対の脚部を有する略コ字状
の支持部材と、該支持部材のテーパ面に前記一対のリン
ク部材を押圧支持する押圧部材と、該押圧部材と前記支
持部材との間隔を調節する調節具を具備するチェーンテ
ンショナを備えたものとするとよい。

【０００９】

【作用】上記の構成になるロボット装置の水平移動機構
においては、回転駆動源によって回転体が回転駆動さ
れ、この回転体に一端が固定された第１のアームが、第
１の軸を中心に回転駆動されると、第１の巻掛媒介部材
を介して第１の固定車に連結された第１の従動車が、第
２の軸を中心に回転駆動源の回転方向と反対の方向に回
転駆動される。これに応じ、第１の従動車に一端が固定
された第２のアームが、第２の軸を中心に第１の従動車
と共に回動する。一方、第２の固定車と第２の従動車は
第２の巻掛媒介部材を介して連結されており、第２の固
定車は第２の軸を介して第１のアームの他端に固定され
ているので、第２のアームの他端に回動自在に支持され
た第２の従動車は、水平方向への移動に伴い第３の軸を
中心に回転体の回転方向と同方向に回転駆動される。こ
のとき、第１の軸と第２の軸との軸間距離と、第２の軸
と第３の軸との軸間距離が等しく、第１の固定車と第１
の従動車の回転比が２：１で、第２の固定車と第２の従
動車の回転比が１：２に設定されているので、第２の従
動車は、回転体の回転と同期し水平面に対して一定の関
係を維持しながら第１の軸と第３の軸を結ぶ線上を水平
移動する。

【００１０】請求項２に記載の水平移動機構において
は、第１及び第２の巻掛媒介手段としてチェーンが用い
られ、第１及び第２の固定車並びに第１及び第２の従動
車としてチェーンスプロケットが用いられているので、
回転駆動力がチェーンを介して確実に伝達される。

【００１１】更に、請求項３に記載のチェーンテンショ
ナを備えた機構にあっては、調節具によって支持部材と
押圧部材との間隔が調節され、チェーンが適切に張設さ
れるので、確実に回転駆動力が伝達される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を図面を参照
して説明する。図１及び図２は本発明のロボット装置の
水平移動機構の一実施例を示すもので、回転駆動源とし
て電動モータＭＲが用いられ、例えば支持ベース（図示
せず）の所定の位置に固定されている。電動モータＭＲ
には減速機ＭＤが連結されており、これを回転体として
第１のアームＡ１のハウジング１１がボルト固定されて
いる。第１のアームＡ１は、図１に示すように筒体の腕
部１０の両端にハウジング１１，１２が固着されて成
る。電動モータＭＲの支持部には、図３に拡大して示す
ように第１の固定車としてスプロケットＦ１が固定され
ており、その中心軸が電動モータＭＲの回転軸（第１の
軸として、図中Ｓ１で表す）上に位置するように固定さ
れている。而して、第１のアームＡ１は、その一端が回
転体たる減速機ＭＤにハウジング１１を介して固定され
ている。

【００１３】図４に拡大して示すように、ハウジング１
２は有底筒体形状で、その底部にシャフト４０の一端が
クランプ部材４１によって固定され、第１のアームＡ１
の軸に対して直交する方向に延出するように支持されて
いる。シャフト４０の他端には第２の固定車たるスプロ
ケットＦ２が固定されている。そして、このスプロケッ
トＦ２を底部で支持する有底筒体のハウジング２１の開
口端部と、第１のアームＡ１のハウジング１２の開口端
部が、ベアリング２４を介して相対的に回動自在に連結
されており、従ってシャフト４０の中心軸が本発明にい
う第２の軸（図中Ｓ２で表す）に相当している。

【００１４】ハウジング２１の先端部にはスプロケット
Ｒ１が固定されており、スプロケットＲ１は、ハウジン
グ２１のハウジング１２に対する相対的な回転に応じて
シャフト４０の軸を中心に回動するように支持されてい
る。ハウジング２１は筒体の腕部２０の一端に固定さ
れ、その他端には筒体のハウジング２２が固着されてお
り、これらによって、第２のアームＡ２が構成されてい
る。図５に拡大して示すように、ハウジング２２の一方
の開口端には、ベアリング２５を介してプレート２３が
回動自在に支持されており、プレート２３は腕部２０の
軸に直交する軸（第３の軸に相当し、図中Ｓ３で表す）
を中心に回動し得る。プレート２３には第２の従動車と
してスプロケットＲ２が固定されており、スプロケット
Ｒ２がプレート２３と一体となってハウジング２２に対
して相対的に回動するように構成されている。

【００１５】スプロケットＦ１とスプロケットＲ１との
間には、第１の巻掛媒介部材としてチェーンＣ１が張設
されており、スプロケットＦ２とスプロケットＲ２との
間には、第２の巻掛媒介部材としてチェーンＣ２が張設
されている。チェーンＣ１，Ｃ２には夫々チェーンテン
ショナ５０が設けられているが、これについては後述す
る。スプロケットＦ１の歯数とスプロケットＲ１の歯数
の比は２：１に設定され、スプロケットＦ２の歯数とス
プロケットＲ２の歯数の比は１：２に設定されている。

【００１６】また、スプロケットＦ１の中心軸（即ち、
電動モータＭＲの回転軸で、第１の軸Ｓ１に相当）とス
プロケットＲ１及びスプロケットＦ２の中心軸（即ち、
シャフト４０の軸で、第２の軸Ｓ２に相当）との軸間距
離（Ｌ）が、第２の軸Ｓ２とスプロケットＲ２の中心軸
（第３の軸Ｓ３に相当）との軸間距離と等しくなるよう
に設定されている。従って、図１に二点鎖線で示すよう
に第１及び第２のアームＡ１，Ａ２がシャフト４０（第
２の軸Ｓ２）を中心に相対的に回動して重合すると、ス
プロケットＦ１及びスプロケットＲ２の軸が一致するこ
ととなる。この間、スプロケットＲ２は、チェーンＣ
１，Ｃ２を介して電動モータＭＲ（直接的には減速機Ｍ
Ｄ）による回転に同期して、ハウジング２２に対して相
対的に回動しながら第１の軸Ｓ１と第３の軸Ｓ３を結ぶ
線上を水平移動する。従って、スプロケットＲ２は水平
面に対して一定の位置関係を維持しつつ水平移動するこ
とができる。

【００１７】以上の関係をスケルトンで表すと図６及び
図７で示すとおりとなり、スプロケットＦ１の回転に応
じてスプロケットＲ２の中心は図６に示すＰ１点からＰ
２点までの間（距離４Ｌ；Ｌは軸間距離）を水平に直線
運動することとなる。即ち、電動モータＭＲが駆動され
減速機ＭＤを介してハウジング１１に回転力が伝達され
ると、第１のアームＡ１が電動モータＭＲの回転軸（即
ち、第１の軸Ｓ１）を中心に回転する。このとき、スプ
ロケットＦ１は電動モータＭＲに固定されているので回
動せず、これにチェーンＣ１を介して連結されたスプロ
ケットＲ１が、第１のアームＡ１の回転駆動に応じてシ
ャフト４０（第２の軸Ｓ２）を中心に回転駆動される。
この場合、例えば電動モータＭＲが図１及び図６の反時
計方向に回転し第１のアームＡ１が同方向に回転する
と、スプロケットＲ１は時計方向に回転することとな
る。

【００１８】スプロケットＲ１の時計方向の回転に応
じ、これが固定された第２のアームＡ２が第２の軸Ｓ２
を中心に時計方向に回転する。このとき、スプロケット
Ｆ２は第１のアームＡ１に固定されているので、第１の
アームＡ１に対して相対的に回転することはなく、代わ
って、チェーンＣ２を介して連結されたスプロケットＲ
２がプレート２３と共にハウジング２２に対して相対的
に反時計方向に回転する。前述のように、スプロケット
Ｆ２とスプロケットＲ２の歯数比（１：２）は、スプロ
ケットＦ１とスプロケットＲ１の歯数比（２：１）の逆
比となっているので、電動モータＭＲに固定されたスプ
ロケットＦ１に対して、スプロケットＲ２（及びプレー
ト２３）の相対的な回転が生ずることはなく、従ってプ
レート２３は固定部材（電動モータＭＲ等）に対して相
対的に回転することなく図６のＰ１，Ｐ２点間を水平移
動することとなる。即ち、プレート２３が水平面に対し
て一定の位置関係を維持するように同期をとりながら水
平移動する。

【００１９】図８乃至図１０は図１及び図２のチェーン
テンショナ５０を拡大して示すもので、支持部材５１と
押圧部材５２との間に一対の楔形のリンク部材５３，５
３が挾持され、支持部材５１と押圧部材５２が調節具た
るボルト５４によって結合されて成り、チェーンＣ１，
Ｃ２を構成するリンクＬｋ間に介装される。各リンク部
材５３にはテーパ面５３ａが形成されており、各テーパ
面５３ａが相互に外側となるように配置され、隣接する
各リンクＬｋにピン結合される。支持部材５１は図１０
に示すように、一対の脚部５５，５６が本体部５７に一
体的に接合され略コ字状に形成されている。一対の脚部
５５，５６の相互に対向する内面側はテーパ面５５ａ，
５６ａとされ、これらに各リンク部材５３のテーパ面５
３ａが当接するように配置される。

【００２０】そして、図８に示すようにプレート状の押
圧部材５２が一対のリンク部材５３，５３を介して支持
部材５１と対向するように配設され、これらがボルト５
４によって結合されている。而して、ボルト５４の締付
力を調節し両者間の間隔を調節することができ、ひいて
は一対のリンク部材５３，５３間の距離を調節し、チェ
ーンＣ１，Ｃ２の張設具合を適切に調整することができ
る。特に、ボルト５４の頭部側が図１の腕部１０，２０
の外側に位置するようにチェーンテンショナ５０が装着
されておれば、チェーンＣ１，Ｃ２が各スプロケットに
張設された状態のままで、容易に張設具合を調整するこ
とができる。

【００２１】尚、上記実施例においては第１及び第２の
巻掛媒介手段としてチェーンＣ１，Ｃ２が用いられ、固
定車及び従動車としてスプロケットＦ１，Ｆ２，Ｒ１，
Ｒ２が用いられているが、これらに替え、種々の断面形
状のベルト及びベルト車、ロープ及びロープ車を用いる
ことも可能である。但、これらは摩擦によって回転駆動
力が伝達されるものであるので、滑りを極力抑えること
が肝要である。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載する効果を奏する。即ち、請求項１に係
る本発明のロボット装置の水平移動機構においては、第
１の巻掛媒介部材を介して第１の固定車に連結された第
１の従動車が、回転駆動源によって第２の軸を中心に回
転駆動されると共に、第２の固定車は第２の軸を介して
第１のアームの他端に固定されており、第２の巻掛媒介
部材を介して第２の固定車に連結された第２の従動車
は、第３の軸を中心に回転駆動され、しかも、第１の軸
と第２の軸との軸間距離と、第２の軸と第３の軸との軸
間距離が等しく、第１の固定車と第１の従動車の回転比
が２：１で、第２の固定車と第２の従動車の回転比が
１：２となるように設定されているので、第２の従動車
は確実に第１の軸と第３の軸を結ぶ線上を水平移動する
ことができる。しかも、第２のアームの他端に設けられ
た第２の従動車を、回転体の回転と同期し水平面に対し
て一定の位置関係に維持しつつ水平移動させることがで
きる。

【００２３】請求項２に記載のように前記第１及び第２
の巻掛媒介手段としてチェーンを用い、第１及び第２の
固定車並びに第１及び第２の従動車としてチェーンスプ
ロケットを用いたものにあっては、歯数比を前述の所定
の関係に設定することにより、滑り等を生ずることなく
確実に水平移動を行なうことができる。

【００２４】請求項３に記載のように前記チェーンテン
ショナを具備した機構にあっては、第１及び第２の巻掛
媒介手段たるチェーンを各チェーンスプロケット間に適
切に張設することができるので、張設具合の調整が容易
であり、安定した状態で確実に水平移動を行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る水平移動機構を示す一
部断面正面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る水平移動機構を示す一
部断面平面図である。

【図３】本発明の一実施例に係る水平移動機構の第１の
軸部分を拡大して示す断面図である。

【図４】本発明の一実施例に係る水平移動機構の第２の
軸部分を拡大して示す断面図である。

【図５】本発明の一実施例に係る水平移動機構の第３の
軸部分を拡大して示す断面図である。

【図６】本発明の水平移動機構の構成を正面視のスケル
トンで示した図である。

【図７】本発明の水平移動機構の構成を平面視のスケル
トンで示した図である。

【図８】本発明の一実施例に供するチェーンテンショナ
の一部断面正面図である。

【図９】本発明の一実施例に供するチェーンテンショナ
を示す平面図である。

【図１０】本発明の一実施例に供するチェーンテンショ
ナの支持部材を示す正面図である。

【符号の説明】

ＭＲ 電動モータ（回転駆動源） ＭＤ 減速機 Ａ１ 第１のアーム Ａ２ 第２のアーム Ｆ１ スプロケット（第１の固定車） Ｆ２ スプロケット（第２の固定車） Ｒ１ スプロケット（第１の従動車） Ｒ２ スプロケット（第２の従動車） Ｃ１，Ｃ２ チェーン Ｓ１ 第１の軸 Ｓ２ 第２の軸 Ｓ３ 第３の軸 １０，２０ 腕部 １１，１２，２１，２２ ハウジング ２３ プレート ２４，２５ ベアリング ４０ シャフト ５０ チェーンテンショナ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の軸を中心に回動自在に支持する回
   転体を有し、所定の位置に固定する回転駆動源と、前記
   第１の軸上に中心軸が位置するように前記回転駆動源に
   固定する第１の固定車と、前記回転体に一端を固定し、
   前記第１の軸を中心に回動自在に支持する第１のアーム
   と、該第１のアームの他端に配置し、当該第１のアーム
   の軸に対して直交する第２の軸上に中心軸が位置するよ
   うに固定する第２の固定車と、前記第２の軸を中心に回
   動自在に支持する第１の従動車と、該第１の従動車を一
   端に固定し前記第２の軸を中心に回動自在に支持する第
   ２のアームと、該第２のアームの他端に配置し、当該第
   ２のアームの軸に対して直交する第３の軸を中心に回動
   自在に支持する第２の従動車と、前記第１の固定車と前
   記第１の従動車とを連結する第１の巻掛媒介部材と、前
   記第２の固定車と前記第２の従動車とを連結する第２の
   巻掛媒介部材とを備え、前記第１の軸と前記第２の軸と
   の軸間距離が、前記第２の軸と前記第３の軸との軸間距
   離と等しくなるように設定すると共に、前記第１の固定
   車と前記第１の従動車との回転比を２：１に設定し、前
   記第２の固定車と前記第２の従動車との回転比を１：２
   に設定したことを特徴とするロボット装置の水平移動機
   構。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２の巻掛媒介部材をチェ
   ーンで構成すると共に、前記第１及び第２の固定車、並
   びに前記第１及び第２の従動車をチェーンスプロケット
   で構成し、前記第１の固定車と前記第１の従動車との歯
   数比を２：１に設定し、前記第２の固定車と前記第２の
   従動車との歯数比を１：２に設定したことを特徴とする
   請求項１記載のロボット装置の水平移動機構。
3. 【請求項３】 前記チェーンを構成するリンクのうち隣
   接するリンクに対し、各々のテーパ面が外側となるよう
   に支持する一対の楔形状のリンク部材と、該一対のリン
   ク部材の各々のテーパ面に当接するテーパ面を内側面に
   形成した一対の脚部を有する略コ字状の支持部材と、該
   支持部材のテーパ面に前記一対のリンク部材を押圧支持
   する押圧部材と、該押圧部材と前記支持部材との間隔を
   調節する調節具を具備するチェーンテンショナを備えた
   ことを特徴とする請求項２記載のロボット装置の水平移
   動機構。