JPH10249778A - 関節型産業用ロボットの軸動力伝動方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】各アーム駆動用モータをロボットの旋回台に設
置してもモータ動力を各アーム軸に伝動し、かつ、第３
アームのひねり軸とアーム軸の相互干渉せず、ロボット
の正常な動作を得る。 【解決手段】各アーム軸毎に軸支持軸、軸駆動回転体、
中継回転体を設け、連結リンク、中継連結リンク経由で
モータ動力を各軸に伝動し、かつ、ひねり軸とアーム軸
を分離するためにアーム軸固定軸を設け、アーム軸回転
軸にボールねじとナットを設け、ナットの直線駆動がひ
ねり軸の干渉を受けないために、アーム軸固定軸にナッ
ト支持軸を設け、かつ、ひねり軸の回転を吸収するため
に、ナットに円環リンクを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各アーム軸駆動用モ
ータを旋回台に設置し、連結リンクと中継回転体および
中継連結リンク経由で第１アームから第３アームにモー
タ動力を伝動し、かつ、第３アーム軸にアーム固定軸を
設けて、第３ひねり軸及びアーム軸の相互干渉を防ぐこ
とができる関節型産業用ロボットの軸動力伝動に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の産業用ロボットは各アーム用のモ
ータを旋回台に設置した場合はモータとアーム間をタイ
ミングベルトまたはチェーンで等で連結するか、アーム
上にモータを設置した場合は、モータとギアをアームに
直結して駆動していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の産業用ロボット
は第３アームの軸およびひねり軸の相互干渉を防ぐ方法
として特公昭５８−３５８６３号公報に示す方法がある
が、機械構造としては複雑にならざるを得ず、または、
軸およびひねり動力用のモータをアーム上に設置しなけ
ればならなかった。また、旋回台に第１アーム、第２ア
ームのモータを設置した場合、アーム軸に動力を伝動す
るにはタイミングベルトまたはチェーン等で連結するた
めに、経年変化等によりタイミングベルト、チェーンの
劣化、弛み等が発生する。このために、ロボットの位置
精度が保証されず、また、アーム上にモータを設置した
場合はアーム重量の増大及びアーム移動時の振動により
高速化、軽量化及び低価格化ができない欠点があった。

【０００４】本発明は各アーム軸駆動用モータを旋回台
に設置し、連結リンクと中継回転体および中継連結リン
ク経由で第１アームから第３アームにモータ動力を伝動
し、かつ、第３アームひねり軸と第３アームのアーム軸
駆動の相互干渉を防ぐために、３軸支持軸にパイプ形状
のアーム軸固定軸を固着し、円筒形状のアーム軸回転軸
の先端部にボールねじを設け、ボールねじ上を直線駆動
するナットに円環リンクを設けてひねり軸とアーム軸の
干渉を防ぎ、ナットの回転を防ぐためにアーム軸固定軸
に固定しているナット支持軸を設けたことにより、各ア
ーム軸駆動用モータをロボットの旋回台に設置すること
を目的としている。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに、本発明の関節型産業用ロボットの軸動力伝動方式
においては、各アーム軸駆動用モータに回転体を取り付
け、１軸支持軸に１軸駆動回転体および中継回転体を設
け、各々の回転体を連結リンクにて連結し、この連結リ
ンクの長さは各々の回転体軸の中心間距離に等しくす
る。

【０００６】モータ側の回転体が正逆に回転すると連結
リンクも同期して回転して、第１アーム側の回転体に各
々のモータ動力が伝動され、１軸駆動回転体は第１アー
ム軸（３）を駆動し、他の中継回転体は第２アーム側へ
モータ動力を伝動する中継連結リンクへモータ動力を伝
動する。

【０００７】中継連結リンクはコ字型の軸で構成され、
中継回転体が回転しても１軸、２軸支持軸の外周上を回
転することにより、１軸支持軸、２軸支持軸に衝突する
ことなく、モータ動力を第２アーム側へ伝動する。

【０００８】２軸支持軸の２軸駆動回転体および中継回
転体は１軸支持軸の１軸駆動回転体および中継回転体と
同一方式で第２アームおよび第３アーム側へモータ動力
を伝動する。

【０００９】２軸支持軸の中継回転体から３軸支持軸の
中継回転体傘歯車にモータ動力を伝動する。２軸支持軸
の中継回転体が回転すると、中継回転体に連結している
中継連結リンクが回転し、中継回転体傘歯車が回転し
て、第３アームのひねり軸およびアーム軸へモータ動力
を伝動する。

【００１０】ひねり軸回転軸の中継回転体傘歯車へのモ
ータ動力の伝動は３軸支持軸の中継回転体傘歯車からひ
ねり軸駆動傘歯車へ直接伝動する。また、アーム軸への
モータ動力の伝動も上記方式と同一である。

【００１１】ひねり軸回転軸、アーム軸固定軸は共にパ
イプ形状でひねり軸回転軸の中空部にアーム軸固定軸を
挿入し、アーム軸固定軸の中空部にアーム軸回転軸を挿
入して、ひねり軸回転軸、アーム軸固定軸およびアーム
軸回転軸を一体化させる。

【００１２】アーム軸固定軸は３軸支持軸にねじ等で固
着されているので、ひねり軸回転軸が回転しても、アー
ム軸回転軸が同期して回転することがない。

【００１３】ひねり軸回転軸の外周上に嵌着されている
ひねり軸駆動傘歯車は中継回転体傘歯車が回転すると、
同期して回転することにより、ひねり軸回転軸が回転
し、ひねり軸回転軸にねじ等で固着されているひねり軸
が回転する。

【００１４】アーム軸回転軸の外周上に嵌着されている
アーム軸駆動傘歯車は中継回転体傘歯車が回転すると、
同期して回転することにより、アーム軸回転軸が回転
し、アーム軸回転軸の第３アーム側に切削されているボ
ールねじが回転する。

【００１５】ボールねじ上に嵌着されているナットがボ
ールねじの回転と同期して、直線駆動する。

【００１６】円環リンクはナットの外周上に嵌着され、
かつ、ひねり軸と同期して回転し、円環リンクにねじ等
で固着されているラックも同期して回転する。ラックは
第３アーム軸のピニオンと歯合しているので、第３アー
ムのひねり軸と同期して第３アーム軸が回転する。

【００１７】ナットはアーム軸固定軸に固定されている
ナット支持軸上を駆動し、ボールねじが回転すると、ナ
ットが直線駆動することにより、円環リンクもナットと
同期して直線駆動し、円環リンクに固定されているラッ
クが直線駆動することにより、ピニオンを回転させるこ
とにより第３アーム軸を駆動する。

【００１８】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
いて図面を参照して説明する。図１において、旋回台に
設置されている１軸駆動モータ１０と一体化されている
回転体１１は１軸支持軸（５０）に嵌着されている１軸
駆動回転体２０は連結リンク３０と連結される。

【００１９】連結リンク３０は１軸モータ１０と１軸駆
動回転体２０の軸中心間の長さに等しく、かつ、各々の
回転体の１１、２０の同一半径上の位置に固定される。

【００２０】１駆動回転体２０は１軸支持軸５０に固定
され、１軸モータ１０が駆動すると、回転体１１、連結
リンク３０経由で１軸駆動回転体２０にモータ動力が伝
動されて第１アーム軸１が駆動する。

【００２１】中継回転体２１も１軸駆動回転体２０と同
一の方式で２軸モータ１２から動力を伝動されて、中継
回転体２１が回転することにより中継連結リンク４０経
由で第２アーム側の２軸駆動回転体１１０にモータ動力
を伝動する。同様に中継回転体２２、２３も中継回転体
２１と同一方式で第２アーム側の中継回転体１１１、１
１２に各々のモータの動力を伝動する。

【００２２】図２において、中継連結リンク４１は第１
アーム側の中継回転体２２と第２アーム側の中継回転体
１１１を連結し、長軸は中継回転軸間の長さに等しく、
かつ、短軸は１軸支持軸５０及び２軸支持軸１００のい
ずれか大きい半径以上とする。

【００２３】中継連結リンク４１を固定する回転体２
２、１１１での固定位置は１軸および２軸の支持軸５
０、１００の軸中心線上の回転体２２、１１１の半径内
の位置に固定する。

【００２４】モータ動力が中継回転体２２に伝動する
と、中継回転体２２は正逆に回転して中継連結リンク４
１を駆動することにより、中継回転体１１１を回転させ
て第３アーム側へモータ動力を伝動する。

【００２５】図３において、第１アームから第２アーム
側へモータ動力を伝動する方式を示し、第１アーム側に
中継回転体２１、２２、２３にてモータ１２、１４、１
６から伝動されたモータ動力を図２に示した方式にて、
第２アーム側の２軸駆動回転体１１０と中継回転体１１
１、１１２に伝動する。第２アームの２軸駆動回転体１
１０が回転すると同期して第２アーム軸２が駆動する。

【００２６】図４において、第２アーム側から第３アー
ム側へのモータ動力を伝動する方式を示す。図３に示し
たモータ動力伝動方式と同一で、中継回転体傘歯車１４
０、１４１は傘歯車で、中継連結リンク１２０が駆動す
ると中継回転体傘歯車１４０が正逆に回転して、第３ア
ーム側のアーム軸３へモータ動力を伝動する。また、中
継連結リンク１２１、中継回転体１４１も上記と同一方
式で第３アーム側のひねり軸２３０へモータ動力を伝動
する。

【００２７】図５において、第２アーム側から第３アー
ム側へモータ動力を伝動する方式を示す。

【００２８】２軸支持軸１００に嵌着されている中継回
転体１１１から３軸支持軸１３０に装着されている中継
回転体傘歯車１４０への伝動方式は図２に示した方式と
同一であり、かつ、中継回転体１１２と中継回転体傘歯
車１４１の連結も同一の方式である。

【００２９】図６において、アーム軸駆動モータ１２よ
り中継連結リンク３２、４１、１２０経由で伝動された
モータ動力により中継回転体傘歯車１４０が正逆に回転
し、アーム軸回転軸２００に嵌着されているアーム軸駆
動傘歯車２０１が回転することによりアーム軸回転軸が
正逆に回転する。

【００３０】ひねり軸モータにより各中継 連結リンク３３、４２、１２１経由で伝動されたモータ
動力により、中継回転体傘歯車１４１が回転することに
よりひねり軸回転軸２１０が回転し、ひねり軸回転軸２
１０に固定されているひねり軸２３０が回転して、第３
アーム軸のひねり軸を駆動する。

【００３１】図７において、アーム軸回転軸２００が回
転することにより、アーム軸回転２００の第３アーム側
に切削されているボールねじが回転し、ナット２４０が
直線駆動し、円環リンク２４３に固定されているラック
２４６が直線駆動する。

【００３２】ラック２４６が直線駆動すると、図９のよ
うに第３アーム軸中心に固定されているピニオン２４４
が回転して第３アーム軸３が駆動する。

【００３３】ひねり軸２３０が回転するとアーム軸回転
軸２２０も同期して回転することを防ぐために図１０の
ようにひねり軸固定軸２２０に固定されているナット支
持軸２４１を直線駆動するナット２４０の外周上に円環
リンク２４３を設ける。

【００３４】円環リンク２４３はひねり軸が回転すると
同期して回転しても、アーム軸駆動のナット２４３は正
逆に回転せず、円環リンク２４３の正逆の回転に同期し
て、ナット支持軸２４６がひねり軸２１０の回転と同期
して回転する。

【００３５】円環リンク２４３と図１１のようにひねり
軸２３０が同期して回転するが、アーム軸回転軸２００
は回転することなく独立に駆動する。

【００３６】図８において、アーム軸固定軸２２０は３
軸支持軸１３０に固定され、アーム軸回転軸２００はア
ーム軸固定軸２２０の中空部に挿入する。アーム軸固定
軸２２０はねじ等で３軸支持軸１３０に固定する。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３８】各アーム軸駆動モータを旋回台に設置する
ことにより、アーム軸強度を小さくすることができる。

【００３９】そして、アーム軸強度が小さくなることに
より、従来型のアーム軸上にモータを設置した場合より
も各軸のアーム重量を大幅に低減することができる。

【００４０】ロボットアーム軸の移動時、モータがアー
ム軸上に設置されていないので、アーム軸の始動時およ
び停止時の慣性モーメントが小さいので、モータの加減
速時の振動を小さくすることができる。

【００４１】ロボット全体の慣性モーメントが小さいの
で、各アーム軸の移動速度を高速化ができる。

【００４２】モータを旋回台に設置したことにより、ア
ーム軸の機械組立が容易になり、製造コストの低減がで
きる。

【００４３】そして、アーム軸にモータを格納する空間
が必要ないので、ロボット本体を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】モータと第１アーム間の動力伝動方式

【図２】第３アームひねり軸モータとひねり軸間の

【図３】第１アームと第２アーム間のモータ動力伝動方
式

【図４】第２アームと第３アーム間のモータ動力伝動方
式

【図５】２軸支持軸と３軸支持軸間の中継回転体と中継
連結リンク間のモータ伝動方式

【図６】第３アーム支持軸とひねり回転軸およびアーム
軸回転軸間のモータ動力伝動方式

【図７】アーム軸動力伝動方式

【図８】第３アーム支持軸における中継回転体傘歯車と
アーム軸固定軸及びアーム軸回転軸の支持方法

【図９】図７において、Ｖ方向から見た正面図

【図１０】図７において、Ａ−Ａ面における断面図

【図１１】図７において、Ｂ−Ｂ面における断面図

【符号の説明】

１ 第１アーム軸 ２ 第２アーム軸 ３ 第３アーム軸 ２３０ 第３アームひねり軸 １０ １軸モータ １２ ２軸モータ １４ ３軸アーム軸モータ １６ ３軸ひねり軸モータ １１、１３、１５、１７ 回転体 ２０ １軸駆動回転体 １１０ ２軸駆動回転体 ２１、２２、２３、１１１、１１２ 中継回転体 ３０、３１、３２、３３ 連結リンク ４０、４１、４２、４３、１２０、１２１ 中継連結リ
ンク ５０ 第１アーム支持軸 １１０ 第２アーム軸支持軸 １３０ 第３アーム軸支持軸 ５１ 旋回台 １４０、１４１ 中継回転体傘歯車 ２００ アーム軸回転軸 ２１０ ひねり軸回転軸 ２１１ ひねり軸駆動傘歯車 ２０１ アーム軸駆動傘歯車 ２２０ アーム軸固定軸 ２４０ ナット ２４１ ナット支持軸 ２４３ 円環リンク ２４４ ピニオン ２４６ ラック

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（１）ロボットの旋回台に設置された第１
   アーム軸駆動用ギア付モータ（以下１軸モータと略す）
   （１０）は１軸モータ軸に固着された回転体（１１）と
   連結した連結リンク（３０）にモータ動力を伝動する。 （２）連結リンク（３０）は第１アーム軸（１）の支持
   軸（以下１軸支持軸と略す）（５０）に嵌着されている
   第１アーム軸駆動回転体（以下１軸駆動回転体と略す）
   （２０）と連結する。 （３）連結リンク（３０）の長さは１軸モータ（１０）
   と１軸駆動回転体（２０）軸の中心間の距離に等しく、
   連結リンク（３０）の両端をモータ側の回転体（１１）
   および１軸駆動回転体（２０）のそれぞれの軸中心位置
   からの同一半径位置にネジ等で固着する。 （４）１軸駆動回転体（２０）は１軸支持軸（５０）に
   嵌着され、第１アーム軸（１）および１軸支持軸（５
   ０）に固着する。 （５）１軸駆動回転体（２０）は１軸支持軸（５０）に
   固着され、連結リンク（３０）が正逆に回転すると第１
   アーム軸（１）が同期して回転する。 （６）第２アーム軸（２）以降にモータ動力を伝達する
   軸数分の中継回転体（２１、２２、２３）は１軸支持軸
   （５０）に嵌着され、各軸モータ（１２、１４、１６）
   と中継回転体（２１、２２、２３）間は上記（３）項と
   同一方式で連結する。 （７）各々の中継回転体（２１、２２、２３）は個別に
   １軸支持軸（５０）に嵌着し、各々の中継回転体（２
   １、２２、２３）が左右に振れることなく、かつ、中継
   回転体（２１、２２、２３）が回転しても、１軸支持軸
   （５０）が回転しないように上記回転体の両側に振れ防
   止金具を１軸支持軸（５０）に固着する。 （８）中継回転体（２１）の片面に連結リンク（３１）
   を固着し、中継回転体（２１）の連結リンク（３１）の
   固着面の反対側に中継連結リンク（４１）を固着する。 １軸モータ（１０）が回転すると、連結リンク（３０）
   経由で１軸駆動回転体（２０）が回転すると第１アーム
   軸（１）が正逆に回転し、他アーム軸駆動モータも第１
   アーム軸（１）への伝動方式と同一で、中継回転体（２
   １、２２、２３）に伝動して第２アーム側へモータ動力
   を伝動し、かつ、各軸のモータをロボットの旋回台に設
   置したことを特徴とする関節型産業用ロボットの軸動力
   伝動方式
2. 【請求項２】（９）１軸支持軸（５０）に嵌着している
   中継回転体（２１）と第２アーム軸（２）の支持軸（以
   下２軸支持軸と略す）（１００）に嵌着している２軸駆
   動回転体（１１０）をコ字型の中継連結リンク（４０）
   で連結する。 （１０）中継連結リンク（４０）は長軸と２本の同一長
   さの短軸で構成され、長軸は第１アーム軸（１）の軸長
   に等しく、短軸は１軸および２軸支持軸の回転体の半径
   以上とし、長軸と短軸の結合部は長軸が自由に運動でき
   るように蝶着する。 （１１）中継連結リンク（４０）の短軸は１軸支持軸
   （５０）と２軸支持軸（１００）の軸中心を結ぶ線上の
   中継回転体（２１、１１１）の位置にねじ等で固着す
   る。 （１２）第３アーム軸（３）へモータ動力を伝動する中
   継連結リンク（１２０）も上記（９）、（１０）、（１
   １）と同一方式で第２アームから第３アーム軸（３）の
   支持軸（以下３軸支持軸と略す）（１３０）にある中継
   回転体傘歯車（１４０）に伝動する。 各アーム毎の中継回転体（２１、２２、２３）がモータ
   動力により正逆に回転すると同時に中継連結リンク（４
   ０、４１、４２）が回転することにより、第２、３アー
   ム側にモータ動力を伝動することを特徴とする関節型産
   業用ロボットの軸動力伝動方式
3. 【請求項３】（１３）２軸支持軸（１００）に２軸駆動
   回転体（１１０）を嵌着し、第２アーム軸（２）と２軸
   支持軸（１００）にねじ等で固着する。 （１４）２軸支持軸（１００）に第３アーム軸のひねり
   軸（２３０）への中継回転体（１１２）を嵌着する （１５）中継連結リンク（１２１）は２軸支持軸（１０
   ０）側の中継回転体（１１２）と３軸支持軸（１３０）
   側の中継回転体傘歯車（１４１）を連結する。 （１６）「請求項２」と同一方式にて中継連結リンク
   （１２１）を構成する。 （１７）第３アームのアーム軸（３）へのモータ動力の
   伝動方式は上記ひねり軸（２３０）の方式と同一とす
   る。 第２アーム側からモータ動力を伝動する中継連結リンク
   （１２０、１２１）によりアーム軸（３）およびひねり
   軸（２３０）への中継回転体傘歯車（１４０、１４１）
   にモータ動力を伝達することを特徴とする関節型産業用
   ロボットの軸駆動伝動方式
4. 【請求項４】（１８）第３アームのアーム軸回転軸（２
   ００）の外周上にパイプ形状のアーム軸駆動傘歯車（２
   ０１）を嵌着し、３軸支持軸（１３０）の中継回転体傘
   歯車（１４０）とアーム軸駆動傘歯車（２０１）を歯合
   する。 （１９）アーム軸回転軸（２００）の第３アーム軸
   （３）側の先端部をボールねじにし、ボールねじ部にナ
   ット（２４０）を嵌着する。 （２０）ナット（２４０）はパイプ形状で、ナット（２
   ４０）の外周上にひねり軸（２３０）の干渉を防ぐため
   に円環リンク（２４３）を嵌着し、円環リンク（２４
   ３）にラック（２４６）をねじ等で固着する。 （２１）３軸支持軸（１３０）に嵌入し、かつ、ねじ等
   で固着されたパイプ形状のアーム軸固定軸（２２０）を
   設けて、アーム軸固定軸（２２０）の第３アーム軸側に
   ナット（２４０）を支えるナット支持軸（２４１）を設
   ける。 （２２）第３アーム軸（３）の軸中心位置にピニオン
   （２４４）を固着する。 アーム軸駆動傘歯車（２０１）に伝動されたモータ動力
   により、アーム軸回転軸（２００）が回転することによ
   り、アーム軸回転軸（２００）の先端部のボールねじが
   回転し、ボールねじの回転でナット（２４０）が直線駆
   動し、同時にナット（２４０）に嵌着されている円環リ
   ンク（２４３）と円環リンク（２４３）に固定されてい
   るラック（２４６）も同期して直線駆動し、ラック（２
   ４６）と同期してピニオン（２４４）が回転し、また、
   ひねり軸（２３０）が回転するとナット（２４０）は回
   転せず、円環リンク（２４３）のみが回転することによ
   り、ひねり軸（２３０）とアーム軸（３）の干渉を防
   ぎ、かつ、モータ動力をアーム軸に伝動することを特徴
   とする関節型産業ロボットの軸動力伝動方式
5. 【請求項５】 （２３）
   ひねり軸回転軸（２１０）の外周上にパイプ形状のひね
   り軸駆動傘歯車（２１１）を嵌着し、固着する。 （２４）３軸支持軸（１３０）に嵌着されている中継回
   転体傘歯車（１４１）とひねり軸駆動傘歯車（２１１）
   を歯合する。 ひねり軸回転軸（２１０）が中継回転体傘歯車（１４
   １）経由で伝動されたモータ動力をひねり軸駆動傘歯車
   （２１１）で受動して、ひねり軸回転軸（２００）を回
   転させることによりひねり軸（２３０）が回転すること
   を特徴とする関節型産業ロボットの軸動力伝動方式
6. 【請求項６】（２５）ひねり軸回転軸（２１０）の中空
   部にアーム軸固定軸（２２０）を嵌入する。 （２６）アーム軸固定軸（２２０）の中空部にアーム軸
   回転軸（２００）を嵌入する。 （２７）ひねり軸回転軸（２１０）のひねり軸駆動傘歯
   車（２１１）とアーム軸回転軸（２００）のアーム軸駆
   動傘歯車（２０１）の中間位置に３軸支持軸（１３０）
   を設け、３軸支持軸（１３０）にアーム軸固定軸（２２
   ０）を固着する。 （２８）３軸支持軸（１３０）において、アーム軸固定
   軸（２２０）とアーム軸回転軸（２００）を嵌入する部
   分はパイプ形状とし、パイプ形状のアーム固定軸（２２
   ０）と円筒形状のアーム軸回転軸（２００）を３軸支持
   軸（１３０）に嵌着し、アーム軸固定軸（２２０）を３
   軸支持軸（１３０）に固着する。 （２９）３軸支持軸（１３０）は第２アーム軸（２）に
   固定する。 ひねり軸（２３０）の回転と第３アーム軸（３）の駆動
   の干渉を防ぐためにアーム固定軸（２２０）を設けたこ
   とを特徴とする関節型産業用ロボットの軸動力伝動方式