JPH1044071A - 直動軸を有するロボット - Google Patents
直動軸を有するロボットInfo
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- JPH1044071A JPH1044071A JP22080496A JP22080496A JPH1044071A JP H1044071 A JPH1044071 A JP H1044071A JP 22080496 A JP22080496 A JP 22080496A JP 22080496 A JP22080496 A JP 22080496A JP H1044071 A JPH1044071 A JP H1044071A
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- linear
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡素な構成でロボットの直動軸の直動軸受け
部にかかる荷重モーメントを支え得るようにすること。 【解決手段】 ロボットのベース１に固設されたベース
プレート２上に直動軸の構造部が形成される。直動軸を
駆動するリニアモータのコイル部３１とマグネット部３
２は、各々アーム支持体１０の下面上及びベースプレー
ト２上に間隔を以て対向敷設される。マグネット部３２
を挟んで配置される主、副直動軸受け部ＭＢ，ＭＳは、
各々単純構造のローラ４１，４２とガイド面２４１〜２
４４で構成される。アーム支持体１０の一端に結合され
たアーム２０には、直動軸後段の軸として手首部２２を
駆動する直動軸２１が設けられ、手首部２２にはハンド
等のエンドエフェクタ２３が取り付けられている。コイ
ル部３１とマグネット部３２との間に生じて吸引力は、
主直動軸受け部ＭＢに対して直動軸周りに作用する荷重
モーメントを減殺する方向に作用するバランス力として
利用される。主直動軸受け部に樋状のガイドを追加し
て、副直動軸受け部を省いても良い。
部にかかる荷重モーメントを支え得るようにすること。 【解決手段】 ロボットのベース１に固設されたベース
プレート２上に直動軸の構造部が形成される。直動軸を
駆動するリニアモータのコイル部３１とマグネット部３
２は、各々アーム支持体１０の下面上及びベースプレー
ト２上に間隔を以て対向敷設される。マグネット部３２
を挟んで配置される主、副直動軸受け部ＭＢ，ＭＳは、
各々単純構造のローラ４１，４２とガイド面２４１〜２
４４で構成される。アーム支持体１０の一端に結合され
たアーム２０には、直動軸後段の軸として手首部２２を
駆動する直動軸２１が設けられ、手首部２２にはハンド
等のエンドエフェクタ２３が取り付けられている。コイ
ル部３１とマグネット部３２との間に生じて吸引力は、
主直動軸受け部ＭＢに対して直動軸周りに作用する荷重
モーメントを減殺する方向に作用するバランス力として
利用される。主直動軸受け部に樋状のガイドを追加し
て、副直動軸受け部を省いても良い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直動軸を有するロボ
ットに関し、更に詳しく言えば、駆動手段としてリニア
モータを用いる直動軸の構造を改良したロボットに関す
る。
ットに関し、更に詳しく言えば、駆動手段としてリニア
モータを用いる直動軸の構造を改良したロボットに関す
る。
【０００２】
【従来技術】ロボットの軸には旋回軸と直動軸がある。
後者の構造を定めようとする場合、軸受け部にかかる荷
重モーメントの問題がある。即ち、一般にロボットの構
成要素の直動軸周りの質量分布には大きな偏りがあるた
め、直動軸の直動軸受け部に当該直動軸周りの大きなモ
ーメント負荷が作用する性質があり、これに対してなん
らかの構造上の手当が必要となる。
後者の構造を定めようとする場合、軸受け部にかかる荷
重モーメントの問題がある。即ち、一般にロボットの構
成要素の直動軸周りの質量分布には大きな偏りがあるた
め、直動軸の直動軸受け部に当該直動軸周りの大きなモ
ーメント負荷が作用する性質があり、これに対してなん
らかの構造上の手当が必要となる。
【０００３】そこで従来は、例えばリニアガイドのよう
な比較的大きな荷重に耐え得る直動軸受けを採用する
か、あるいは、直動軸を含む周辺部分の構造全体を２方
向以上の荷重を受けることが出来るようなものとする方
策がとられて来た。
な比較的大きな荷重に耐え得る直動軸受けを採用する
か、あるいは、直動軸を含む周辺部分の構造全体を２方
向以上の荷重を受けることが出来るようなものとする方
策がとられて来た。
【０００４】図３は、前者の対策を施した従来構造の一
例を説明する図である。同図において、符号１はロボッ
トのベースで、ベース１にベースプレート２が固定され
ている。ラック３がベースプレート２に取り付けられ、
このラック３にピニオン４が係合し、ラック・ピニオン
機構が構成されている。ピニオン４の回転軸５は、アー
ム支持体１０内のピニオン軸受け部（図示省略）を介し
て減速機６の出力軸に結合されている。符号７はサーボ
モータでその出力軸が減速機６の入力軸に結合されてい
る。
例を説明する図である。同図において、符号１はロボッ
トのベースで、ベース１にベースプレート２が固定され
ている。ラック３がベースプレート２に取り付けられ、
このラック３にピニオン４が係合し、ラック・ピニオン
機構が構成されている。ピニオン４の回転軸５は、アー
ム支持体１０内のピニオン軸受け部（図示省略）を介し
て減速機６の出力軸に結合されている。符号７はサーボ
モータでその出力軸が減速機６の入力軸に結合されてい
る。
【０００５】直動軸の直動軸受け部は、ガイドレール１
１とこれに係合したスライダ１２からなるリニアガイド
で構成されている。ガイドレール１１はベースプレート
２に固定され、スライダ１２はアーム支持体１０に固定
されている。アーム支持体１０の一端には、アーム２０
が結合されている。従って、アーム２０は紙面に垂直な
方向を持つ直動軸の側方に位置することになる。
１とこれに係合したスライダ１２からなるリニアガイド
で構成されている。ガイドレール１１はベースプレート
２に固定され、スライダ１２はアーム支持体１０に固定
されている。アーム支持体１０の一端には、アーム２０
が結合されている。従って、アーム２０は紙面に垂直な
方向を持つ直動軸の側方に位置することになる。
【０００６】アーム２０には、直動軸後段の軸として手
首部２２を駆動する直動軸２１が設けられている。そし
て、手首部２２にはハンド等のエンドエフェクタ２３が
取り付けられている。また、アーム支持体１０の他端近
くには、車輪支持部１３を介して車輪１４が取り付けら
れている。この車輪１４は、補助的な軸受け部に相当す
るもので、ベースプレート２の表面に軽く触れている。
首部２２を駆動する直動軸２１が設けられている。そし
て、手首部２２にはハンド等のエンドエフェクタ２３が
取り付けられている。また、アーム支持体１０の他端近
くには、車輪支持部１３を介して車輪１４が取り付けら
れている。この車輪１４は、補助的な軸受け部に相当す
るもので、ベースプレート２の表面に軽く触れている。
【０００７】今、サーボモータ７が回転すると、減速機
６、ラック・ピニオン機構３，４を介して直線駆動力が
生成され、アーム支持体１０及びそれに支持されたアー
ム２０以下の構造部分が、リニアガイド１１，１２に案
内され、紙面に対して垂直方向に移動する。ベースプレ
ート２の表面に軽く触れている車輪１４も従動的に回転
し、滑らかな移動を補助する。
６、ラック・ピニオン機構３，４を介して直線駆動力が
生成され、アーム支持体１０及びそれに支持されたアー
ム２０以下の構造部分が、リニアガイド１１，１２に案
内され、紙面に対して垂直方向に移動する。ベースプレ
ート２の表面に軽く触れている車輪１４も従動的に回転
し、滑らかな移動を補助する。
【０００８】以上説明した構造を採用した場合、直動軸
の側方に位置するアーム２０以下の部分の荷重に起因し
て直動軸周りに作用する大きなモーメント（矢印参照）
は、主としてリニアガイド１１，１２によって支えられ
る。言い換えれば、ラック・ピニオン機構３，４や車輪
１４のみでは、そのようなモーメントに耐え得る直動軸
構造を実現することは困難である。
の側方に位置するアーム２０以下の部分の荷重に起因し
て直動軸周りに作用する大きなモーメント（矢印参照）
は、主としてリニアガイド１１，１２によって支えられ
る。言い換えれば、ラック・ピニオン機構３，４や車輪
１４のみでは、そのようなモーメントに耐え得る直動軸
構造を実現することは困難である。
【０００９】次に図４は、後者の対策を施した従来構造
の一例を説明する図である。なお、図３と共通性を有す
る要素の指示については、同じ符号を用いた。図４を参
照すると、ロボットのベース１に固設されたコラム１ａ
を介して、ベースプレート２が固定されている。図３に
示した例と同様に、ラック３がベースプレート２に取り
付けられ、このラック３にピニオン４が係合し、ラック
・ピニオン機構が構成されている。ピニオン４の回転軸
５は、アーム支持体１０内のピニオン軸受け部（図示省
略）を介して減速機６の出力軸に結合されている。減速
機６の入力軸ははサーボモータ７の出力軸に結合されて
いる。
の一例を説明する図である。なお、図３と共通性を有す
る要素の指示については、同じ符号を用いた。図４を参
照すると、ロボットのベース１に固設されたコラム１ａ
を介して、ベースプレート２が固定されている。図３に
示した例と同様に、ラック３がベースプレート２に取り
付けられ、このラック３にピニオン４が係合し、ラック
・ピニオン機構が構成されている。ピニオン４の回転軸
５は、アーム支持体１０内のピニオン軸受け部（図示省
略）を介して減速機６の出力軸に結合されている。減速
機６の入力軸ははサーボモータ７の出力軸に結合されて
いる。
【００１０】直動軸受け部は、図３に示した構造とは異
なり、数個の車輪１４１〜１４５とこれらと当接するガ
イド面で分散構成されている。車輪１４１，１４３，１
４４は各々車輪支持部１３１あるは１３２を介してアー
ム支持体１０に取り付けられている。また、車輪１４
２，１４５はアーム支持体１０の先端部１０ａに取り付
けられている。これら車輪１４１〜１４５の当接面はベ
ースプレート２の対応個所に設けられている。
なり、数個の車輪１４１〜１４５とこれらと当接するガ
イド面で分散構成されている。車輪１４１，１４３，１
４４は各々車輪支持部１３１あるは１３２を介してアー
ム支持体１０に取り付けられている。また、車輪１４
２，１４５はアーム支持体１０の先端部１０ａに取り付
けられている。これら車輪１４１〜１４５の当接面はベ
ースプレート２の対応個所に設けられている。
【００１１】アーム支持体１０の一端に結合されたアー
ム２０以下の構造は、図３に示した例と同じである。即
ち、アーム２０には、直動軸後段の軸として手首部２２
を駆動する直動軸２１が設けられ、手首部２２にはハン
ド等のエンドエフェクタ２３が取り付けられている。
ム２０以下の構造は、図３に示した例と同じである。即
ち、アーム２０には、直動軸後段の軸として手首部２２
を駆動する直動軸２１が設けられ、手首部２２にはハン
ド等のエンドエフェクタ２３が取り付けられている。
【００１２】今、サーボモータ７が回転すると、減速機
６、ラック・ピニオン機構３，４を介して直線駆動力が
生成され、アーム支持体１０及びそれに支持されたアー
ム２０以下の構造部分が、各車輪１４１〜１４５とそれ
らに当接するガイド面によって案内され、紙面に対して
垂直方向に移動する。
６、ラック・ピニオン機構３，４を介して直線駆動力が
生成され、アーム支持体１０及びそれに支持されたアー
ム２０以下の構造部分が、各車輪１４１〜１４５とそれ
らに当接するガイド面によって案内され、紙面に対して
垂直方向に移動する。
【００１３】本例の構造を採用した場合、直動軸の側方
に位置するアーム２０以下の部分の荷重に起因して直動
軸周りに作用する大きなモーメントは、数個に及ぶ分散
配置された軸受け機構で４方向からの力を吸収する形で
支えられる。言い換えれば、そのようなモーメントを数
個所に分散して吸収する機構がなければ、直動軸周りに
作用する大きなモーメントを支えることは困難である。
に位置するアーム２０以下の部分の荷重に起因して直動
軸周りに作用する大きなモーメントは、数個に及ぶ分散
配置された軸受け機構で４方向からの力を吸収する形で
支えられる。言い換えれば、そのようなモーメントを数
個所に分散して吸収する機構がなければ、直動軸周りに
作用する大きなモーメントを支えることは困難である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上記説明したように、
図３あるいは図４に示した構造によって、直動軸の直動
軸受け部にかかる荷重モーメントの問題は一応解決され
ている。しかし、前者におけるリニアガイドのように、
モーメントに耐え得る軸受け機構は非常に高価であると
いう問題がある。一方、後者のように、数個の車輪とそ
れらの当接ガイド面からなる機構を採用した場合には、
それら車輪と当接ガイドに高い加工精度乃至面出し精度
が要求されるから、やはり高価となる。また、使用する
部品点が多くなり構造も複雑化する。
図３あるいは図４に示した構造によって、直動軸の直動
軸受け部にかかる荷重モーメントの問題は一応解決され
ている。しかし、前者におけるリニアガイドのように、
モーメントに耐え得る軸受け機構は非常に高価であると
いう問題がある。一方、後者のように、数個の車輪とそ
れらの当接ガイド面からなる機構を採用した場合には、
それら車輪と当接ガイドに高い加工精度乃至面出し精度
が要求されるから、やはり高価となる。また、使用する
部品点が多くなり構造も複雑化する。
【００１５】そこで本発明の目的は、直動軸を有するロ
ボットにおける上記従来技術の問題点を解決することに
ある。即ち、本発明は、軸受け部や周辺の案内レール等
を安価に構成し、全体に簡素な構成で直動軸の直動軸受
け部にかかる荷重モーメントの問題を解決し得るロボッ
トを提供することにある。
ボットにおける上記従来技術の問題点を解決することに
ある。即ち、本発明は、軸受け部や周辺の案内レール等
を安価に構成し、全体に簡素な構成で直動軸の直動軸受
け部にかかる荷重モーメントの問題を解決し得るロボッ
トを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、直動部の駆動
手段としてリニアモータを採用し、リニアモータのコイ
ル部とマグネット部の間に作用する吸引力を、直動軸に
かかるアーム負荷を減殺させるように作用するバランス
力として利用することによって、上記技術課題を解決し
たものである。
手段としてリニアモータを採用し、リニアモータのコイ
ル部とマグネット部の間に作用する吸引力を、直動軸に
かかるアーム負荷を減殺させるように作用するバランス
力として利用することによって、上記技術課題を解決し
たものである。
【００１７】本発明の一つの形態においては、直動軸を
駆動するリニアモータのコイル部とマグネット部が、直
動軸の直動軸受け部に関して、直動軸受け部の側方に配
置されて直動軸の軸方向周りにアーム負荷を生じさせる
アームとは反対側に配置され、コイル部とマグネット部
の間に作用する吸引力が、アーム負荷を減殺させるよう
に作用するバランス力として用いられる。
駆動するリニアモータのコイル部とマグネット部が、直
動軸の直動軸受け部に関して、直動軸受け部の側方に配
置されて直動軸の軸方向周りにアーム負荷を生じさせる
アームとは反対側に配置され、コイル部とマグネット部
の間に作用する吸引力が、アーム負荷を減殺させるよう
に作用するバランス力として用いられる。
【００１８】本発明の別の一つの形態においては、直動
軸の直動軸受け部に、主直動軸受け部と、該主直動軸受
け部と並列して配置された副直動軸受け部が設けられ、
直動軸を駆動するリニアモータのコイル部とマグネット
部が主直動軸受け部に関して、主直動受け部の側方に配
置されて直動軸の軸方向周りにアーム負荷を生じさせる
アームとは反対側であって、且つ、主直動軸受け部と前
記副直動軸受け部の間に配置される。そして、コイル部
とマグネット部の間に作用する吸引力が、アーム負荷を
減殺させるように作用するバランス力として用いられ
る。
軸の直動軸受け部に、主直動軸受け部と、該主直動軸受
け部と並列して配置された副直動軸受け部が設けられ、
直動軸を駆動するリニアモータのコイル部とマグネット
部が主直動軸受け部に関して、主直動受け部の側方に配
置されて直動軸の軸方向周りにアーム負荷を生じさせる
アームとは反対側であって、且つ、主直動軸受け部と前
記副直動軸受け部の間に配置される。そして、コイル部
とマグネット部の間に作用する吸引力が、アーム負荷を
減殺させるように作用するバランス力として用いられ
る。
【００１９】本発明においては、直動軸受け部にかかる
アーム負荷（直動軸周りモーメント）が大幅に減殺され
るので、直動軸受け部に、ローラと該ローラの転動面か
らなる直動軸受け部機構のような単純直動軸受け機構
（耐モーメント性の小さい直動軸受け機構）を用いるこ
とが出来る。
アーム負荷（直動軸周りモーメント）が大幅に減殺され
るので、直動軸受け部に、ローラと該ローラの転動面か
らなる直動軸受け部機構のような単純直動軸受け機構
（耐モーメント性の小さい直動軸受け機構）を用いるこ
とが出来る。
【００２０】アーム負荷を減殺するためのバランス力の
大きさは、アーム負荷を十分に打ち消して直動軸受け部
の負担を十分に軽減するものである必要がある。一般
に、直動軸受け部にかかるアーム負荷の大きさは、アー
ムに装着される負荷重量、ロボットの姿勢、運動状態等
の要因によって相当程度変動する。そこで、アーム負荷
が最大となるような条件においても、それに負けないバ
ランス力が生成されるように、コイル部とマグネット部
の間に作用する吸引力の強さを調整して設定することが
好ましい。
大きさは、アーム負荷を十分に打ち消して直動軸受け部
の負担を十分に軽減するものである必要がある。一般
に、直動軸受け部にかかるアーム負荷の大きさは、アー
ムに装着される負荷重量、ロボットの姿勢、運動状態等
の要因によって相当程度変動する。そこで、アーム負荷
が最大となるような条件においても、それに負けないバ
ランス力が生成されるように、コイル部とマグネット部
の間に作用する吸引力の強さを調整して設定することが
好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
を説明する図である。なお、図３あるいは図４と共通性
を有する要素の指示については、同じ符号を用いた。図
１を参照すると、ロボットのベース１に固設されたベー
スプレート２上に直動軸の構造部が形成されている。符
号３１，３２は、直動軸を駆動するリニアモータのコイ
ル部と、マグネット部を各々表わしており、励磁コイル
を内蔵したコイル部３１はアーム支持体１０の下面上に
敷設され、永久磁石を装備したマグネット部３２はベー
スプレート２上に適当な間隔を以て対向敷設されてい
る。
を説明する図である。なお、図３あるいは図４と共通性
を有する要素の指示については、同じ符号を用いた。図
１を参照すると、ロボットのベース１に固設されたベー
スプレート２上に直動軸の構造部が形成されている。符
号３１，３２は、直動軸を駆動するリニアモータのコイ
ル部と、マグネット部を各々表わしており、励磁コイル
を内蔵したコイル部３１はアーム支持体１０の下面上に
敷設され、永久磁石を装備したマグネット部３２はベー
スプレート２上に適当な間隔を以て対向敷設されてい
る。
【００２２】直動軸の直動軸受け部は、２個のローラ４
１，４２とこれらと当接するガイド面２４１，２４２，
１５１，１５２からなる機構で構成されている。２つの
ローラ４１，４２はいずれもアーム支持体１０に取り付
けられており、各ローラに対応したガイド面２４１，２
４２は、ベースプレート２の上面及び側面に設けられ
る。
１，４２とこれらと当接するガイド面２４１，２４２，
１５１，１５２からなる機構で構成されている。２つの
ローラ４１，４２はいずれもアーム支持体１０に取り付
けられており、各ローラに対応したガイド面２４１，２
４２は、ベースプレート２の上面及び側面に設けられ
る。
【００２３】また、ローラ４２については、更に、ベー
スプレート２の側部に設けられた樋状ガイド５１によっ
て動きを規制されている。ガイド面１５１，１５２は、
樋状ガイド５１の内面に設けられる。
スプレート２の側部に設けられた樋状ガイド５１によっ
て動きを規制されている。ガイド面１５１，１５２は、
樋状ガイド５１の内面に設けられる。
【００２４】本実施形態においては、アーム支持体１０
の一端に結合されたアーム２０以下の構造は、図３ある
いは図４に示した従来例と同じである。即ち、アーム２
０には、直動軸後段の軸として手首部２２を駆動する直
動軸２１が設けられ、手首部２２にはハンド等のエンド
エフェクタ２３が取り付けられている。
の一端に結合されたアーム２０以下の構造は、図３ある
いは図４に示した従来例と同じである。即ち、アーム２
０には、直動軸後段の軸として手首部２２を駆動する直
動軸２１が設けられ、手首部２２にはハンド等のエンド
エフェクタ２３が取り付けられている。
【００２５】今、リニアモータが起動され、コイル部３
１に通電されると紙面垂直方向の推進力が発生し、アー
ム支持体１０及びそれに支持されたアーム２０以下の構
造部分が、各ローラ４１，４２とそれらに当接するガイ
ド面２４１，２４２，１５１，１５２によって案内さ
れ、紙面に対して垂直に移動する。
１に通電されると紙面垂直方向の推進力が発生し、アー
ム支持体１０及びそれに支持されたアーム２０以下の構
造部分が、各ローラ４１，４２とそれらに当接するガイ
ド面２４１，２４２，１５１，１５２によって案内さ
れ、紙面に対して垂直に移動する。
【００２６】ここで重要なことは、永久磁石を装備した
マグネット部３２とコイル部３１との間には、小矢印群
で示したように、コイル通電時、非通電時を問わず吸引
力が作用し、しかもこの吸引力はアーム２０以下の部分
の荷重に起因して直動軸周りに作用するモーメントを減
殺する方向に作用するバランス力となることである。こ
れは、コイル部とマグネット部が、直動軸の直動軸受け
部に関して、アーム２０とは反対側に配置されているた
めである。
マグネット部３２とコイル部３１との間には、小矢印群
で示したように、コイル通電時、非通電時を問わず吸引
力が作用し、しかもこの吸引力はアーム２０以下の部分
の荷重に起因して直動軸周りに作用するモーメントを減
殺する方向に作用するバランス力となることである。こ
れは、コイル部とマグネット部が、直動軸の直動軸受け
部に関して、アーム２０とは反対側に配置されているた
めである。
【００２７】このアーム荷重の減殺効果によって、直動
軸の直動軸受け部に大きな負荷モーメントが作用するこ
とが回避される。その結果、直動軸受け部に高い耐モー
メント性能が要求されなくなるとともに、機構部の加工
精度（面出し精度）に対する求も低くなる。本実施形態
において直動軸受け部に単純なローラとガイド面を用い
た機構が採用されているのは、このような理由による。
軸の直動軸受け部に大きな負荷モーメントが作用するこ
とが回避される。その結果、直動軸受け部に高い耐モー
メント性能が要求されなくなるとともに、機構部の加工
精度（面出し精度）に対する求も低くなる。本実施形態
において直動軸受け部に単純なローラとガイド面を用い
た機構が採用されているのは、このような理由による。
【００２８】リニアモータの吸引力を利用したバランス
力の大きさは、アーム負荷を十分に打ち消して直動軸受
け部の負担を十分に軽減するものである必要がある。し
かしながら、直動軸受け部にかかるアーム負荷の大きさ
は、アームに装着される負荷重量、ロボットの姿勢、運
動状態等の要因によって相当程度変動する。そこで、ア
ーム負荷が最大となるような条件においても、アーム負
荷に負けないバランス力が生成されるようにすることが
好ましい。
力の大きさは、アーム負荷を十分に打ち消して直動軸受
け部の負担を十分に軽減するものである必要がある。し
かしながら、直動軸受け部にかかるアーム負荷の大きさ
は、アームに装着される負荷重量、ロボットの姿勢、運
動状態等の要因によって相当程度変動する。そこで、ア
ーム負荷が最大となるような条件においても、アーム負
荷に負けないバランス力が生成されるようにすることが
好ましい。
【００２９】バランス力の調整は、コイル部３１とマグ
ネット部３２に作用する吸引力の大きさ、あるいは設置
位置（直動軸受け部との距離）を適当に選ぶことによっ
て可能となる。吸引力の強弱を変えるには、マグネット
部３２に装備される永久磁石の磁力の強さやコイル部３
１とマグネット部３２の間隔を調整してやれば良い。
ネット部３２に作用する吸引力の大きさ、あるいは設置
位置（直動軸受け部との距離）を適当に選ぶことによっ
て可能となる。吸引力の強弱を変えるには、マグネット
部３２に装備される永久磁石の磁力の強さやコイル部３
１とマグネット部３２の間隔を調整してやれば良い。
【００３０】次に図２は、本発明の第２の実施形態を説
明する図である。本図においても、図１、図３あるいは
図４と共通性を有する要素の指示については、同じ符号
を用いた。図２を参照すると、第１の実施形態と同じ
く、ロボットのベース１に固設されたベースプレート２
上に直動軸の構造部が形成されている。直動軸を駆動す
るリニアモータは、励磁コイルを内蔵したコイル部３１
と永久磁石を装備したマグネット部３２を有し、各々ア
ーム支持体１０の下面上及びベースプレート２上に適当
な間隔を以て対向するように敷設されている。
明する図である。本図においても、図１、図３あるいは
図４と共通性を有する要素の指示については、同じ符号
を用いた。図２を参照すると、第１の実施形態と同じ
く、ロボットのベース１に固設されたベースプレート２
上に直動軸の構造部が形成されている。直動軸を駆動す
るリニアモータは、励磁コイルを内蔵したコイル部３１
と永久磁石を装備したマグネット部３２を有し、各々ア
ーム支持体１０の下面上及びベースプレート２上に適当
な間隔を以て対向するように敷設されている。
【００３１】直動軸の直動軸受け部は、第１の実施形態
とは異なり、主直動軸受け部ＭＢと副直動軸受け部ＳＢ
に分けて設けられている。これら主直動軸受け部ＭＢと
副直動軸受け部ＳＢは、マグネット部３２を挟んで配置
された位置関係にある。主直動軸受け部ＭＢは、２個の
ローラ４１，４２とこれらと当接するガイド面２４１〜
２４４からなる機構で構成されている。
とは異なり、主直動軸受け部ＭＢと副直動軸受け部ＳＢ
に分けて設けられている。これら主直動軸受け部ＭＢと
副直動軸受け部ＳＢは、マグネット部３２を挟んで配置
された位置関係にある。主直動軸受け部ＭＢは、２個の
ローラ４１，４２とこれらと当接するガイド面２４１〜
２４４からなる機構で構成されている。
【００３２】２つのローラ４１，４２はいずれもアーム
支持体１０に取り付けられており、ローラ４１，４２に
対応したガイド面２４１，２４２は、ベースプレート２
の上面及び側面に設けられる。なお、第１の実施形態で
使用されたような桶状のガイドはここでは必要とされな
い。
支持体１０に取り付けられており、ローラ４１，４２に
対応したガイド面２４１，２４２は、ベースプレート２
の上面及び側面に設けられる。なお、第１の実施形態で
使用されたような桶状のガイドはここでは必要とされな
い。
【００３３】一方、副直動軸受け部ＳＢも、主直動軸受
け部ＭＢと同様に、２個のローラ４３，４４とこれらと
当接するガイド面２４３，２４４からなる機構で構成さ
れている。２つのローラ４３，４４はいずれもアーム支
持体１０に取り付けられており、ローラ４３，４４に対
応したガイド面２４３，２４４は、ベースプレート２の
上面及び側面に設けられている。
け部ＭＢと同様に、２個のローラ４３，４４とこれらと
当接するガイド面２４３，２４４からなる機構で構成さ
れている。２つのローラ４３，４４はいずれもアーム支
持体１０に取り付けられており、ローラ４３，４４に対
応したガイド面２４３，２４４は、ベースプレート２の
上面及び側面に設けられている。
【００３４】アーム支持体１０の一端に結合されたアー
ム２０以下の構造は、従来例あるいは第１の実施形態の
場合と同じである。即ち、アーム２０には、直動軸後段
の軸として手首部２２を駆動する直動軸２１が設けら
れ、手首部２２にはハンド等のエンドエフェクタ２３が
取り付けられている。
ム２０以下の構造は、従来例あるいは第１の実施形態の
場合と同じである。即ち、アーム２０には、直動軸後段
の軸として手首部２２を駆動する直動軸２１が設けら
れ、手首部２２にはハンド等のエンドエフェクタ２３が
取り付けられている。
【００３５】直動軸の動作自体も第１の実施形態の場合
と同様である。即ち、リニアモータが起動され、コイル
部３１に通電されると紙面垂直方向の推進力が発生し、
アーム支持体１０及びそれに支持されたアーム２０以下
の構造部分が、各ローラ４１〜４４とそれらに当接する
ガイド面２４１〜２４４によって案内され、紙面に対し
て垂直に移動する。
と同様である。即ち、リニアモータが起動され、コイル
部３１に通電されると紙面垂直方向の推進力が発生し、
アーム支持体１０及びそれに支持されたアーム２０以下
の構造部分が、各ローラ４１〜４４とそれらに当接する
ガイド面２４１〜２４４によって案内され、紙面に対し
て垂直に移動する。
【００３６】更に、第１の実施形態の場合と同じく、永
久磁石を装備したマグネット部３２とコイル部３１との
間には、小矢印群で示したように、コイル通電時、非通
電時を問わず吸引力が作用する。そして、この吸引力は
主直動軸受け部ＭＢに対して直動軸周りに作用する荷重
モーメントを減殺する方向に作用するバランス力とな
る。これは、コイル部とマグネット部が、直動軸の主直
動軸受け部ＭＢに関して、アーム２０とは反対側に配置
されているためである。
久磁石を装備したマグネット部３２とコイル部３１との
間には、小矢印群で示したように、コイル通電時、非通
電時を問わず吸引力が作用する。そして、この吸引力は
主直動軸受け部ＭＢに対して直動軸周りに作用する荷重
モーメントを減殺する方向に作用するバランス力とな
る。これは、コイル部とマグネット部が、直動軸の主直
動軸受け部ＭＢに関して、アーム２０とは反対側に配置
されているためである。
【００３７】このアーム荷重の減殺効果によって、主直
動軸受け部に大きな負荷モーメントが作用することが回
避される。その結果、主直動軸受け部に高い耐モーメン
ト性能が要求されなくなるとともに、機構部の加工精度
（面出し精度）に対する求も低くなる。本実施形態にお
いて主直動軸受け部に単純なローラとガイド面を用いた
機構が採用されているのは、このような理由による。
動軸受け部に大きな負荷モーメントが作用することが回
避される。その結果、主直動軸受け部に高い耐モーメン
ト性能が要求されなくなるとともに、機構部の加工精度
（面出し精度）に対する求も低くなる。本実施形態にお
いて主直動軸受け部に単純なローラとガイド面を用いた
機構が採用されているのは、このような理由による。
【００３８】副直動軸受け部ＳＢについても、リニアモ
ータの吸引力に基づくバランス力が過小あるいは過大で
ない限り、大きな負荷モーメントが作用する理由は存在
しない。換言すれば、副直動軸受け部ＳＢには、主直動
軸受け部ＭＢにかかる負荷モーメントとバランス力との
差分に相当する負荷モーメントに対する耐性が要求され
るだけである。従って、副直動軸受け部ＳＢにも単純な
ローラ４３，４４とガイド面２４３，２４４を用いた機
構が採用することが出来る。
ータの吸引力に基づくバランス力が過小あるいは過大で
ない限り、大きな負荷モーメントが作用する理由は存在
しない。換言すれば、副直動軸受け部ＳＢには、主直動
軸受け部ＭＢにかかる負荷モーメントとバランス力との
差分に相当する負荷モーメントに対する耐性が要求され
るだけである。従って、副直動軸受け部ＳＢにも単純な
ローラ４３，４４とガイド面２４３，２４４を用いた機
構が採用することが出来る。
【００３９】上述したように、リニアモータの吸引力を
利用したバランス力の大きさは、アーム負荷を十分に打
ち消して直動軸受け部の負担を十分に軽減するものであ
る必要があるが、直動軸受け部にかかるアーム負荷の大
きさは、アームに装着される負荷重量、ロボットの姿
勢、運動状態等の要因によって相当程度変動する。そこ
で、本実施形態においても、アーム負荷が最大となるよ
うな条件においても、アーム負荷に負けないバランス力
が生成されるようにすることが好ましい。
利用したバランス力の大きさは、アーム負荷を十分に打
ち消して直動軸受け部の負担を十分に軽減するものであ
る必要があるが、直動軸受け部にかかるアーム負荷の大
きさは、アームに装着される負荷重量、ロボットの姿
勢、運動状態等の要因によって相当程度変動する。そこ
で、本実施形態においても、アーム負荷が最大となるよ
うな条件においても、アーム負荷に負けないバランス力
が生成されるようにすることが好ましい。
【００４０】なお、バランス力の調整法は、第１の実施
形態と同様なので繰り返し説明は省略する。また、第１
及び第２の実施形態においては、マグネット部をベース
側に敷設したが、コイル部をベース側に敷設しても同様
の作用が発揮されることは言うまでもない。
形態と同様なので繰り返し説明は省略する。また、第１
及び第２の実施形態においては、マグネット部をベース
側に敷設したが、コイル部をベース側に敷設しても同様
の作用が発揮されることは言うまでもない。
【００４１】以上説明した本発明の特徴から、本発明の
ロボットは、製造ライン、加工ライン等の片側に配備さ
れ、それらライン上にアームを延ばして作業を行なうハ
ンドリングロボット、組立ロボット、加工ロボット等の
アプリケーションに適用して特に有利なものである。
ロボットは、製造ライン、加工ライン等の片側に配備さ
れ、それらライン上にアームを延ばして作業を行なうハ
ンドリングロボット、組立ロボット、加工ロボット等の
アプリケーションに適用して特に有利なものである。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、直動軸を有するロボッ
トにおけるアーム荷重の問題点を解決し、軸受け部や周
辺の案内レール等を安価に構成して、直動軸の構造を簡
素化することが出来る。
トにおけるアーム荷重の問題点を解決し、軸受け部や周
辺の案内レール等を安価に構成して、直動軸の構造を簡
素化することが出来る。
【図１】本発明の第１の実施形態を説明する図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を説明する図である。
【図３】従来の直動軸構造の一例を説明する図である。
【図４】従来の直動軸構造の他の一例を説明する図であ
る。
る。
１ ベース ２ ベースプレート ３ ラック ４ ピニオン ５ 回転軸 ６ 減速機 ７ サーボモータ １０ アーム支持体 １０ａ アーム支持体の先端部 １１ ガイドレール １２ スライダ １３，１３１，１３２ 車輪支持部 １４，１４１〜１４５ 車輪 ２０ アーム ２２ 手首部 ２１ 直動軸（手首部を駆動） ２３ エンドエフェクタ ３１ コイル部 ３２ マグネット部 ４１，４２，４３，４４ ローラ ５１ 樋状ガイド １５１，１５２ ガイド面（樋状ガイド内面） ２４１，２４３ ガイド面（ベースプレート上面） ２４２，２４４ ガイド面（ベースプレート側面） ＭＢ 主直動軸受け部 ＳＢ 副直動軸受け部
Claims (5)
- 【請求項１】 コイル部とマグネット部を備えたリニア
モータを駆動手段として用いた直動軸を有するロボット
であって、 前記コイル部と前記マグネット部の間に作用する吸引力
を、前記直動軸の直動軸受け部に対して前記直動軸周り
にかかるアーム負荷を減殺させるように作用するバラン
ス力として用いた、前記ロボット。 - 【請求項２】 コイル部とマグネット部を備えたリニア
モータを駆動手段として用いた直動軸を有するロボット
であって、 前記コイル部と前記マグネット部が、直動軸の直動軸受
け部に関して、前記直動軸受け部の側方に配置されて前
記直動軸の軸方向周りにアーム負荷を生じさせるアーム
とは反対側に配置されており、 前記コイル部と前記マグネット部の間に作用する吸引力
が、前記アーム負荷を減殺させるように作用するバラン
ス力として用いられる、前記ロボット。 - 【請求項３】 コイル部とマグネット部を備えたリニア
モータを駆動手段として用いた直動軸を有するロボット
であって、 前記直動軸の直動軸受け部に、主直動軸受け部と、該主
直動軸受け部と並列して配置された副直動軸受け部が設
けられ、 前記コイル部と前記マグネット部が、前記主直動軸受け
部に関して、前記主直動受け部の側方に配置されて前記
直動軸の軸方向周りにアーム負荷を生じさせるアームと
は反対側であって、且つ、前記主直動軸受け部と前記副
直動軸受け部の間に配置され、 前記コイル部と前記マグネット部の間に作用する吸引力
が、前記アーム負荷を減殺させるように作用するバラン
ス力として用いられる、前記ロボット。 - 【請求項４】 前記直動軸受け部に、ローラと該ローラ
の転動面からなる直動軸受け部機構を用いた、請求項１
〜請求項３のいずれか１項に記載されたロボット。 - 【請求項５】 前記バランス力が、前記アーム負荷が最
大となる条件においても前記アーム負荷の大きさと同等
あるいはそれ上回るように、前記コイル部と前記マグネ
ット部の間に作用する吸引力の強さが定められている、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載されたロボッ
ト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22080496A JPH1044071A (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 直動軸を有するロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22080496A JPH1044071A (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 直動軸を有するロボット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1044071A true JPH1044071A (ja) | 1998-02-17 |
Family
ID=16756831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22080496A Withdrawn JPH1044071A (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 直動軸を有するロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1044071A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0914911A2 (de) * | 1997-11-05 | 1999-05-12 | KUKA Roboter GmbH | Roboterarm mit Gewichtsausgleich |
| EP1217382A2 (en) * | 2000-12-21 | 2002-06-26 | Hansaem Digitec Co. Ltd. | Test pin unit for PCB test device and feeding device of the same |
| JP2003095087A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Daihen Corp | 可搬形の走行台車装置 |
| WO2006021265A1 (de) | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Eisenmann Anlagenbau Gmbh & Co.Kg | Vorrichtung zum beschichten, insbesondere zum lackieren, von gegenständen, insbesondere von fahrzeugkarosserien |
| JP2009050965A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Yamaha Motor Co Ltd | ロボット |
| KR101118506B1 (ko) | 2011-07-21 | 2012-03-12 | 손병구 | 캐리지 서포트 롤러 유닛 및 이를 포함하는 로봇 이송용 캐리지 |
| KR101325582B1 (ko) * | 2013-06-24 | 2013-11-20 | 주식회사 맥스로텍 | 소형 갠트리 장치의 결합구조 |
| AT13490U1 (de) * | 2011-05-19 | 2014-01-15 | Hap Handhabungs Automatisierungs Und Praez Stechnik Gmbh | Vorrichtung zur Manipulation von Gegenständen |
| CN106142121A (zh) * | 2015-07-31 | 2016-11-23 | 宁夏巨能机器人系统有限公司 | 一种用于加强关节机器人负重能力的装置及其控制方法 |
| CN110900563A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-03-24 | 中信重工开诚智能装备有限公司 | 一种用于轨道巡检机器人的防飞车装置 |
-
1996
- 1996-08-05 JP JP22080496A patent/JPH1044071A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0914911A2 (de) * | 1997-11-05 | 1999-05-12 | KUKA Roboter GmbH | Roboterarm mit Gewichtsausgleich |
| EP0914911A3 (de) * | 1997-11-05 | 1999-12-08 | KUKA Roboter GmbH | Roboterarm mit Gewichtsausgleich |
| US6145403A (en) * | 1997-11-05 | 2000-11-14 | Kuka Roboter Gmbh | Robot arm with weight compensation |
| EP1217382A2 (en) * | 2000-12-21 | 2002-06-26 | Hansaem Digitec Co. Ltd. | Test pin unit for PCB test device and feeding device of the same |
| EP1217382A3 (en) * | 2000-12-21 | 2003-08-27 | Hansaem Digitec Co. Ltd. | Test pin unit for PCB test device and feeding device of the same |
| JP2003095087A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Daihen Corp | 可搬形の走行台車装置 |
| WO2006021265A1 (de) | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Eisenmann Anlagenbau Gmbh & Co.Kg | Vorrichtung zum beschichten, insbesondere zum lackieren, von gegenständen, insbesondere von fahrzeugkarosserien |
| JP2009050965A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Yamaha Motor Co Ltd | ロボット |
| AT13490U1 (de) * | 2011-05-19 | 2014-01-15 | Hap Handhabungs Automatisierungs Und Praez Stechnik Gmbh | Vorrichtung zur Manipulation von Gegenständen |
| KR101118506B1 (ko) | 2011-07-21 | 2012-03-12 | 손병구 | 캐리지 서포트 롤러 유닛 및 이를 포함하는 로봇 이송용 캐리지 |
| KR101325582B1 (ko) * | 2013-06-24 | 2013-11-20 | 주식회사 맥스로텍 | 소형 갠트리 장치의 결합구조 |
| CN106142121A (zh) * | 2015-07-31 | 2016-11-23 | 宁夏巨能机器人系统有限公司 | 一种用于加强关节机器人负重能力的装置及其控制方法 |
| CN110900563A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-03-24 | 中信重工开诚智能装备有限公司 | 一种用于轨道巡检机器人的防飞车装置 |
| CN110900563B (zh) * | 2019-12-03 | 2022-07-26 | 中信重工开诚智能装备有限公司 | 一种用于轨道巡检机器人的防飞车装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031007 |