JPH08197463A - 産業用ロボット等のリンク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リンク構造を組み込んだ２つのアーム要素を
有する産業用ロボット等におけるリンク要素の配設、構
造を改善してアーム要素の駆動モータに対する配線を容
易化すること。 【構成】 相互に枢動回転可能に結合される第１アーム
要素１６と第２アーム要素２２の枢着部分を回転軸受手
段４０と中空軸体４４とを介して直結し、その回転軸受
手段４０の回転軸心と一致した枢動軸心上に平行４リン
ク構造の１つのリンク要素２０に保持された駆動源の減
速機Ｒを取付け、更に同減速機Ｒの入力要素に結合され
る駆動モータＭ２は、第１、第２アーム要素１６、２２
から完全に切り離された配置とすることにより、当該駆
動モータＭ２は第１、第２アーム要素１６、２２の回動
に関わりなく、静止姿勢を維持し得る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットや種々
の産業機械類（以下、産業用ロボット等と言う）に組み
込まれて可動アーム要素を保持し、その安定なアーム動
作を遂行可能にするリンク装置に関し、特に、可動アー
ム要素を駆動する駆動モータを４リンク構造の１つのリ
ンク要素によって保持することにより、該駆動モータを
可動アーム要素のアーム運動から切り離して静止取付け
姿勢を維持し得るようにし、以て該駆動モータへの電力
供給および信号授受ケーブルを４リンク構造を経由して
容易に配線できるようにした産業用ロボット等のリンク
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットの一構造形態として平行
４リンク構造を組み込んでロボット機体のアーム要素に
掛かる負荷荷重を支持し、アーム要素のアーム運動を安
定に遂行可能にした構造を有するロボットは従来から提
供されている。例えば、産業用ロボットにおいて、回転
ベース等の基底要素に下端が枢着された第１のアーム要
素の先端に第２のアーム要素を枢着し、同第２アーム要
素の先端に手首を装着し、このとき、基底要素、第１ア
ーム要素等と共に他の２つのリンク要素を含めて平行リ
ンク構造を形成して第１アーム要素や第２アーム要素の
アーム運動時に掛かる荷重負担を軽減するリンク装置を
備えたものが既に提供されている。

【０００３】この種の平行４リンク構造を組み込んだ産
業用ロボットのロボット機体では一般的に上記の第１ア
ーム要素の先端にリンク構造の１つのリンク要素を回動
自在に直接的に取付け、このリンク要素に第２アーム要
素の駆動源における減速機を取着し、かつ該リンク要素
の回動軸心と減速機の出力軸心とが同軸を成すように取
着し、同減速機の入力要素を駆動モータの出力軸に結合
すると共にその駆動モータを第２アーム要素自体に保有
せしめ、また、減速機の出力要素を第２アーム要素に結
合して出力トルクを伝達する構造とし、このようにして
第２アーム要素のアーム運動（枢着軸回りの回動）を駆
動する構成をとっている。つまり、第１アーム要素と第
２アーム要素との間に平行４リンク構造の１つのリンク
要素を回動自在に介在させた構造を備えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述した
平行４リンク構造を組み込んだロボット機体では、第１
アーム要素の先端に枢着された第２アーム要素を駆動す
る駆動モータが、該第２アーム要素自体に保有され、該
第１アーム要素の回動軸心と同軸に設けられていること
から、同第２アーム要素の回動に従って駆動モータも回
動する構成と成っている。従って、駆動モータへの電力
供給用ケーブルや制御信号の授受ケーブル等の配線に当
たってケーブルとモータ機体との干渉を回避し、かつケ
ーブルの捩じれを抑制する等の工夫を要する等の種々の
困難が伴う問題があった。

【０００５】また、第１アーム要素と第２アーム要素と
の間に平行４リンク構造のリンク要素が介在することか
ら、第１アーム要素から第２アーム要素の先端に取着さ
れたロボット手首に向けてケーブルを内部配線式に配線
することが困難であり、従ってケーブルをロボット機体
の外部に被覆用カバー等で保護しながら匍匐配線する必
要がある等のロボット機体の製造、組立上の不利があっ
た。

【０００６】依って、本発明の目的は、上述のような４
リンク構造を組み込んだ産業用ロボットを始めとする産
業機器類の機体において、可動アーム要素の駆動モータ
に対する配線の困難性を解消し得ると共に、可動アーム
要素の最先端に向けて内部配線式に配線可能な構造を有
した産業用ロボット等のリンク装置を提供せんとするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
目的に鑑みて、相互に枢動可能に結合される第１アーム
要素と第２アーム要素の枢着部分を回転軸受と中空軸体
とを介して直結し、その回転軸受の回転軸心と一致した
枢動軸心上に平行４リンク構造の１つのリンク要素に保
持された駆動源の減速機を取付け、更に同減速機の入力
要素に結合された駆動モータは、第１、第２アーム要素
から完全に切り離された配置とすることにより、当該駆
動モータは第１、第２アーム要素の回動に関わりなく、
静止姿勢を維持し得る構成としたものである。

【０００８】すなわち、本発明によれば、基底要素に基
端部分で枢着された第１のアーム要素を１つの可動リン
ク要素にした４リンク構造を具備すると共に、該第１の
アーム要素の先端部分に後端部分が枢着された第２のア
ーム要素を回動自在に支持する産業用ロボット等のリン
ク装置において、前記第１アーム要素の回動を駆動する
第１の駆動源を前記基底要素に取付けられた駆動モータ
と減速機とによって構成し、前記第２アーム要素の回動
を駆動する第２の駆動源を前記可動リンク要素を構成す
る前記第１アーム要素の先端部分の近傍に設けられた他
の可動リンク要素に取付け、保持された駆動モータと減
速機とによって構成し、該他の可動リンク要素に保持さ
れた前記第２駆動源の駆動モータ、減速機は前記第１、
第２アーム要素の枢着軸心上に設けられると共に該減速
機の出力軸を前記第２アーム要素に結合して該第２アー
ム要素に回動力を伝達する構成とした産業用ロボット等
のリンク装置が提供される。

【０００９】また、上記第１アーム要素の先端部分と上
記第２アーム要素の後端部分との枢着部分に中空軸と回
転軸受とを設け、該中空軸の中心域を上記第１、第２ア
ーム要素間に延設されるケーブル類の通路とした産業用
ロボット等のリンク装置が提供される。

【００１０】

【作用】上述した構成によれば、第１アーム要素および
第２アーム要素のアーム運動時にもリンク構造における
第２アーム要素の駆動源を構成する駆動モータや減速機
を保持したリンク要素は一定姿勢を維持して移動するこ
とから、同リンク要素上に保持された減速機や駆動モー
タがアーム動作に従動して回動することがなく、従って
同駆動モータに対する配線を容易化し得ると同時に第
１、第２アーム要素を経由して同第２アームの先端まで
内部配線式に配線することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて更に詳細に説明する。図１は、本発明に係る産業用
ロボット等のリンク装置の１実施例として産業用多関節
型ロボットのロボット機体に適用した場合の正面図であ
り、図２は、同ロボット機体を図１に対して裏面側から
見た部分裏面図、図３は、同ロボット機体において、第
１アーム要素、第２アーム要素およびリンク要素に保持
された駆動源の駆動モータ、減速機等の相対的な配設構
造を明示した図１の３−３線および図２の３−３線によ
る部分断面図である。

【００１２】図１から図３を参照して以下に本発明を説
明するが、先ず、図１を参照してロボット機体の全体的
な構成に就いて説明する。図１において、多関節型ロボ
ットのロボット機体１０は、ロボット使用現場の床面等
に架台８を介して設置されるように構成されている。そ
して、この架台８の頂面に機体１０の基底部材を成すベ
ース部１２が取付けられる。このベース部１２の上に躯
体形状を有した旋回台座１４が縦軸回りに所定の角度に
渡って旋回可能に取着されている。この旋回台座１４は
架台８の下方に垂下状態に取着された駆動モータＭ１に
よって矢印Ｊ１で示すように旋回駆動される。

【００１３】また、旋回台座１４の上部の一端のブラケ
ット構造部分１４ａには第１のアーム要素１６の基端が
水平軸心回りに矢印Ｊ２で示すように回動可能に枢着結
合されている。この第１アーム要素１６の回動はブラケ
ット部分１４ａの回動軸心上において図１の裏側に配
設、取着された駆動モータと減速機から成る駆動源（図
１〜図３には現れない）によって駆動される構成を有し
ている。

【００１４】また、上記ブラケット部分１４ａと対向し
た突出部分１４ｂには、上記第１アーム要素１６と略平
行を維持した状態で取着された可動リンク要素１８が設
けられている。そして、リンク要素１８の上端には他の
上部可動リンク要素２０の一端が枢着された構成を有し
ている。他方、上記第１アーム要素１６の上方の先端部
分１６ａには第２のアーム要素２２の後端２２ａが後述
する構造で枢着されており、第１アーム要素１６に対し
て矢印Ｊ３で示すように回動可能になっている。この第
２アーム要素１６の回動は、図２、図３に示す駆動モー
タＭ２と減速機Ｒとから成る駆動源によって駆動される
ものである。

【００１５】上記の上部可動リンク要素２０は双腕構造
を有し、一方の腕端で上述のようにリンク要素１８に枢
着結合され、他方の腕端には手首支持棒２４の一端が枢
着結合されており、この手首支持棒２４の他端は第２ア
ーム要素２２の先端に向けて延設され、該第２アーム要
素２２の先端に取着された手首２６の先端に形成された
突起部に枢着されている。そして、手首２６はロボット
ハンド等の適宜のエンドエフェクタを取付ける回転フラ
ンジ２６ａを有し、この手首フランジ２６ａが駆動モー
タＭ３によって矢印Ｊ４で示すように回転される構成を
有している。

【００１６】上述の構造を更に検討すると、ロボット機
体１０は、旋回台座１４、第１、第２アーム要素１６、
２２、手首２６をロボットの可動要素として具備したＪ
１〜Ｊ４の４つの回動機能を有する多関節型ロボット機
体を成し、かつ、第１アーム要素１６、第２アーム要素
２２は４つのリンク要素を平行リンク構造に結合したリ
ンク装置３０によって安定に支持された構成を有してい
る。すなわち、同平行リンク構造は、第１アーム要素１
６、可動リンク要素１８、上部可動リンク要素２０及び
該上部可動リンク要素２０と対向した旋回台座１４の４
要素をリンク要素として形成されたロボット機体１０の
安定動作用のリンク装置を形成しているものである。

【００１７】ここで、図３を参照すると、第１アーム要
素１６は中空部材として形成されており、その先端部分
１６ａも中空構造を有している。そして、同先端部１６
ａの一側面には回転軸受４０が取付けられ、この回転軸
受４０の内輪４２にボルトねじにより結合された中空の
水平軸体４４が第２アーム要素２２の後端２２ａの一側
面に嵌合、固定されている。つまり、第２アーム要素２
２は、この中空の水平軸体４４と一体に回転軸受４０を
介して第１アーム要素１６に対して既述のように矢印Ｊ
３による回動が可能に形成されているのである。従っ
て、第１アーム要素１６の側面に沿って匍匐、配線され
たケーブル６０は、同第１アーム要素１６の先端部分１
６ａに下方から導入され、次いで中空水平軸体４４の中
心の中空孔４４ａを経由して第２アーム要素２２の後端
２２ａ側に導入、配線され、そこから更に第２アーム要
素２２の先端に達し、該先端から手首２６や同手首２６
に装着されるエンドエフェクタへ配線され得るのであ
る。

【００１８】他方、第２アーム要素２２の後端２２ａに
おいて、回動軸心上における中空水平軸体４４と対向し
た側面位置に、同第２アーム要素２２の駆動源の減速機
Ｒの出力端側がボルトねじによって結合されることによ
り、回動トルクが該第２アーム要素２２へ伝達されるよ
うに構成され、この減速機Ｒは、市販の同軸型減速機に
よって形成され、減速機々体全体が上部の可動リンク要
素２０の中央部分に設けられた取付孔２０ａ内に嵌合さ
れた上で適宜のボルトねじによって可動リンク要素２０
に取付、保持されている。また、同駆動源の駆動モータ
Ｍ２は、その出力軸が上記減速機Ｒの入力端に結合され
た状態で同じく上部可動リンク要素２０の保持されてい
る。このとき、駆動モータＭ２は、図２からも明らかな
ように、可動リンク要素２０の側面から横向きに外方へ
突出した形態で取着され、この点で従来のこの種のロボ
ット機体の構造の場合には、同駆動モータが第２アーム
要素２２自体の内部に組み込まれた構造で設けられる点
と大いに異なるのである。

【００１９】このように、第２アーム要素２２の駆動源
が第２アーム要素２２からは配置上で切り離され、リン
ク装置３０の上部可動リンク要素２０に保持されている
ことから、同駆動源の駆動出力トルクによって第２アー
ム要素２２が第１アーム要素１６に対して回動されると
き、同第２アーム要素２２は、中空の水平軸体４４およ
び減速機Ｒの出力端と一体に第１アーム要素１６に装着
された回転軸受４０と減速機Ｒの内蔵軸受（図示なし）
との回転支持を受けて自在に回動する。従って第２アー
ム要素２２の回動時にはリンク装置３０の上部可動リン
ク要素２０や駆動モータＭ２は回動々作をすることがな
いのである。すなわち、駆動モータＭ２は第２アーム要
素２２の回動時にも静止姿勢を維持することができるの
である。

【００２０】また、上述した中空の水平軸体４４は比較
的に大きな径を有して回転軸受４０に軸受されているか
ら、第２アーム要素２２の動作時に、手首端側から作用
するモーメント荷重に対しても充分に支承機能を発揮で
きるのである。この点は、減速機Ｒの内部軸受に作用す
るモーメント荷重を軽減し、減速機Ｒの耐用性を増大し
得ると言う有利な点も有するのである。

【００２１】しかも、上述のように、第２アーム要素２
２が第１アーム要素１６に対して回動々作する場合にも
同第２アーム要素２２の駆動源の駆動モータＭ２は三次
元空間で静止姿勢を維持するので、この駆動モータＭ２
に対する電力供給用およびロボット制御装置との間で授
受される制御信号を送受信するためのケーブル類６２
（図２参照）は、図示のように、リンク装置４０におけ
る第１アーム要素１６と平行配置された可動リンク要素
１８から上部の可動リンク要素２０を経由して匍匐、配
線することが可能であり、モータ機体の外周と接触干渉
を起こす危惧等なく、敷設できる有利が得ることができ
る。

【００２２】上述の実施例は、多関節型産業用ロボット
のロボット機体に、本発明を適用した例に就いて説明し
たが、本発明は、第１、第２アーム要素と同様な可動ア
ーム要素を備えた種々の産業機械、例えば、フォークリ
フト車両やクレーン機器等にも等しく適用して奏効可能
であることは明らかであろう。

【００２３】

【発明の効果】上述の記載から理解できるように、本発
明は、相互に枢動回転可能に結合される第１アーム要素
と第２アーム要素の枢着部分を回転軸受手段と中空軸体
とを介して直結し、その回転軸受手段の回転軸心と一致
した枢動軸心上に平行４リンク構造の１つのリンク要素
に保持された駆動源の減速機を取付け、更に同減速機の
入力要素に結合される駆動モータは、第１、第２アーム
要素から完全に切り離された配置とすることにより、当
該駆動モータは第１、第２アーム要素の回動に関わりな
く、静止姿勢を維持し得る構成としたものであることか
ら、駆動モータに対する配線を容易化すると共に同配線
ケーブルの耐用性を増大させ、また、上記中空軸体を介
して第１アーム要素から第２アーム要素内へ内部配線式
にケーブルを配線することが可能であり、従って第２ア
ーム要素内を延長したケーブルを同第２アーム要素の先
端部分まで延設できると言う効果をも奏するのである。

【００２４】更に、第１、第２アーム要素が中空軸体と
比較的大きな径の回転軸受を介して相互に支承される構
造を有することから、第２アーム要素に作用するモーメ
ント荷重を充分に対する支承機能を発揮でき、従って駆
動源の減速機に内蔵された回転軸受に負荷されるモーメ
ント荷重を軽減できる効果も奏するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る産業用ロボット等のリン
ク装置の１実施例として産業用多関節型ロボットのロボ
ット機体に適用した場合の正面図である。

【図２】図２は、同ロボット機体を図１に対して裏面側
から見た部分裏面図である。

【図３】図３は、同ロボット機体において、第１アーム
要素、第２アーム要素およびリンク要素に保持された駆
動源の駆動モータ、減速機等の相対的な配設構造を明示
した図１の３−３線および図２の３−３線による部分断
面図である。

【符号の説明】

１０…ロボット機体 １４…旋回台座 １６…第１アーム要素 １８…可動リンク要素 ２０…上部可動リンク要素 ２２…第２アーム要素 ３０…リンク装置 ４０…回転軸受 ４２…内輪 ４４…中空水平軸体 ６０…ケーブル ６２…ケーブル類 Ｍ１〜Ｍ３…駆動モータ Ｒ…減速機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基底要素に基端部分で枢着された第１の
   アーム要素を１つの可動リンク要素にした４リンク構造
   を具備すると共に、該第１のアーム要素の先端部分に後
   端部分が枢着された第２のアーム要素を回動自在に支持
   する産業用ロボット等のリンク装置において、 前記第１アーム要素の回動を駆動する第１の駆動源を前
   記基底要素に取付けられた駆動モータと減速機とによっ
   て構成し、 前記第２アーム要素の回動を駆動する第２の駆動源を前
   記可動リンク要素を構成する前記第１アーム要素の先端
   部分の近傍に設けられた他の可動リンク要素に取付け、
   保持された駆動モータと減速機とによって構成し、 該他の可動リンク要素に保持された前記第２駆動源の駆
   動モータ、減速機は前記第１、第２アーム要素の枢着軸
   心上に設けられると共に該減速機の出力軸を前記第２ア
   ーム要素に結合して該第２アーム要素に回動力を伝達す
   る構成とした、ことを特徴とする産業用ロボット等のリ
   ンク装置。
2. 【請求項２】 前記第１アーム要素の先端部分と前記第
   ２アーム要素の後端部分との枢着部分に中空軸と回転軸
   受とを設け、該中空軸の中心域を前記第１、第２アーム
   要素間に延設されるケーブル類の通路とした請求項１に
   記載の産業用ロボット等のリンク装置。