JPH1058373A - 工業用ロボットの関節構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一のロボット構成部材３に対し他のロボット
構成部材５を揺動自在に連結する関節部４をコンパクト
に構成してロボットの小型化を図る。 【解決手段】 一のロボット構成部材３の先端に関節部
４の軸方向（Ｙ軸方向）一側に偏倚させて固定ブラケッ
ト４ａを突設すると共に、他のロボット構成部材５の尾
端部のＹ軸方向他側部に固定ブラケット４ａに対向する
可動ブラケット４ｂを形成し、固定ブラケット４ａに対
し可動ブラケット４ｂを他のロボット構成部材５の駆動
用減速機Ｒｙを介して片持ち支持する。また、可動ブラ
ケット４ｂの外側面に、減速機Ｒｙに対する連結部を囲
うようにリブ４ｃを突設し、リブ４ｃで囲われる空間を
他のロボット構成部材５内に導入する配線部材の取回し
空間に利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一のロボット構成
部材に対し他のロボット構成部材を揺動自在に連結する
関節部を有する工業用ロボットの関節構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の工業用ロボットの関節部
は、一のロボット構成部材に対し他のロボット構成部材
を関節部の軸方向両側で支持する両端支持構造のものに
構成するを一般としているが、これでは関節部の構造が
複雑になって組立が面倒になると共に、関節部の軸方向
寸法が大きくなってロボットの小型化が困難になる不具
合がある。

【０００３】また、特開昭５７−２７６８５号公報に見
られるように、関節部を、他のロボット構成部材を一の
ロボット構成部材に対し他のロボット構成部材の駆動用
減速機を介して関節部の軸方向に片持ち支持する片持ち
構造のものに構成し、他のロボット構成部材を関節部に
軸方向片側から取付けられるようにして、組立の容易化
を図ったものも知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の片持ち
構造の関節部を設けるものでは、他のロボット構成部材
を一のロボット構成部材に対し関節部の軸方向一側方に
オフセットさせて取付けており、このオフセットによっ
て関節部の軸方向寸法が大きくなると共に、一のロボッ
ト構成部材に他のロボット構成部材を介して偏荷重が作
用して、ロボットの位置決め精度に悪影響が及ぶ不具合
がある。

【０００５】本発明は、以上の点に鑑み、関節部を片持
ち構造のものとして組立の容易化を図ると共に、ロボッ
トの小型化と位置決め精度の向上とを図れるようにした
工業用ロボットの関節構造を提供することを課題として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明は、一のロボット構成部材に対し他のロボット構
成部材を揺動自在に連結する関節部を有する工業用ロボ
ットであって、前記関節部を、他のロボット構成部材を
一のロボット構成部材に対し他のロボット構成部材の駆
動用減速機を介して関節部の軸方向に片持ち支持する片
持ち構造に構成するものにおいて、前記関節部の軸方向
を横方向として、一のロボット構成部材の先端に横方向
一側に偏倚させて固定ブラケットを突設すると共に、他
のロボット構成部材の尾端部の横方向他側部に固定ブラ
ケットに対向する可動ブラケットを形成し、両ブラケッ
ト間に他のロボット構成部材の駆動用減速機を配置して
前記関節部を構成している。

【０００７】本発明によれば、関節部の軸方向寸法を一
のロボット構成部材の横幅内に収めることが可能になっ
て、ロボットの小型化を図れると共に、他のロボット構
成部材を一のロボット構成部材に対し関節部の軸方向一
側方にオフセットせずに取付けることが可能になり、一
のロボット構成部材に作用する偏荷重を可及的に減少さ
せて、ロボットの位置決め精度を向上できる。

【０００８】尚、可動ブラケットの外側面に、前記減速
機に対する連結部を囲うようにしてリブを突設して、可
動リブを補強することが望まれるが、この場合、リブで
囲われる空間を他のロボット構成部材内に導入する配線
部材の取回し空間に利用することで、配線の取回しをす
っきりさせることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１乃至図３を参照して、１は前
後方向に長手のベッドであり、ベッド１上のガイドレー
ル１ａに沿って駆動モータＭｘにより図外のボールねじ
機構を介して前後方向たるＸ軸方向に移動される可動テ
ーブル２を設け、該可動テーブル２上に、垂直のＺ軸回
りに旋回自在なロボット本体３を搭載している。そし
て、ロボット本体３の上端に第１関節部４を設けて、該
関節部４に前方にのびる第１ロボットアーム５を水平な
Ｙ軸を中心にして上下方向に揺動自在に取付け、更に、
第１ロボットアーム５の先端に第２関節部６を設けて、
該関節部６に第２ロボットアーム７をＹ軸に平行なＷ軸
を中心にして上下方向に揺動自在に取付け、第２ロボッ
トアーム７の先端に手首８をＷ軸に直交する面上のＶ軸
回りに回動自在に取付けている。手首８には、これに内
蔵する図示しない駆動モータと減速機とを介してＶ軸に
直交するＵ軸回りに回動自在な工具取付板８ａが設けら
れており、かくて、Ｘ，Ｚ，Ｙ，Ｗ，Ｖ，Ｕの６軸の自
由度を持つ工業用ロボットが構成されている。

【００１０】可動テーブル２には棚板２ａが取付けられ
ており、棚板２ａの後端部一側にケーブル受台９を立設
して、ベッド１とケーブル受台９との間に配線部材を担
持するケーブルガイド１０を配設し、更に、ロボット本
体３の背側面に分配器１１を取付けて、棚板２ａと分配
器１１との間に可撓性ケーブルチューブ１２を配設し、
ケーブル受台９からケーブルチューブ１２を通して分配
器１１に配線部材を接続し、分配器１１からロボット本
体３用の駆動モータＭｚと第１ロボットアーム５用の駆
動モータＭｙに給電すると共に、分配器１１からロボッ
ト本体３内を通して第１ロボットアーム５内に導入され
る配線部材を介して第２ロボットアーム７用の駆動モー
タＭｗと、手首８用の駆動モータＭｖと、手首８に内蔵
する駆動モータとに給電するようにしている。尚、図中
１ｂはベッド１に取付けたレールカバーである。

【００１１】ロボット本体３は、図４に示す如く、駆動
モータＭｚを立設した基台部３ａと、駆動モータＭｚの
配置部を上方から覆うようにして基台部３ａにボルト止
めされるカバー部３ｂとで構成されており、基台部３ａ
の下面に、駆動モータＭｚに連結されるロボット本体３
の駆動用減速機Ｒｚを取付けて、ロボット本体３を該減
速機Ｒｚを介して可動テーブル２上に載置している。減
速機Ｒｚは、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、ケースＲ
１と、ケースＲ１内に１対の軸受Ｒ２を介して軸支した
シャフトＲ３と、ケースＲ１の内周面に等間隔で取付け
たピンＲ４に係合する１対の遊星ギアＲ５，Ｒ５と、シ
ャフトＲ３の周方向３箇所に軸支した、１対の遊星ギア
Ｒ５，Ｒ５を１８０°の位相差を存して公転運動させる
３本のクランク軸Ｒ６と、各クランク軸Ｒ６の端部のス
パーギアＲ７に噛合するインプットギアＲ８とを有する
サイクロ減速機で構成されている。そして、減速機Ｒｚ
のケースＲ１とシャフトＲ３とを夫々基台部３ａと可動
テーブル２とにボルト止めすると共に、インプットギア
Ｒ８に駆動モータＭｚの出力軸を結合し、該モータＭｚ
により減速機Ｒｚを介してロボット本体３がＺ軸回りに
旋回されるようにしている。

【００１２】前記第１関節部４は、一のロボット構成部
材たるロボット本体３に対し他のロボット構成部材たる
第１ロボットアーム５を該アーム５の駆動用減速機Ｒｙ
を介して第１関節部４の軸方向（Ｙ軸方向）に片持ち支
持する片持ち構造のものに構成されている。この場合、
第１ロボットアーム５をロボット本体３に対しＹ軸方向
側方にオフセットさせて取付けたのでは、ロボットの小
型化が困難になると共に、ロボット本体１に第１ロボッ
トアーム５を介して偏荷重が作用して、ロボットの位置
決め精度に悪影響が及ぶ。

【００１３】そこで、本実施形態では、ロボット本体３
のカバー部３ｂの上端にＹ軸方向一側に偏倚させて第１
関節部４用の固定ブラケット４ａを突設すると共に、第
１ロボットアーム５の尾端部のＹ軸方向他側部に固定ブ
ラケット４ａに対向する第１関節部４用の可動ブラケッ
ト４ｂを形成し、両ブラケット４ａ，４ｂ間に第１ロボ
ットアーム５の駆動用減速機Ｒｙを配置して、第１関節
部４を構成している。かくて、第１関節部４の軸方向
（Ｙ軸方向）寸法をロボット本体３のＹ軸方向幅内に収
めて、ロボットの小型化を図れると共に、第１ロボット
アーム５もロボット本体３のＹ軸方向幅内に収められる
ため、ロボット本体３に作用する偏荷重を減少させて、
ロボットの位置決め精度を向上させることができる。更
に、本実施形態では、第１関節部４をロボット本体３の
駆動モータＭｚの配置部の真上に設けて、Ｚ軸に対する
Ｙ軸の前後方向へのオフセットを無くし、第１関節部４
を含むロボット本体３の前後方向寸法を短縮して、ロボ
ットの一層の小型化を図れるようにしている。

【００１４】第１ロボットアーム５の駆動用減速機Ｒｙ
は、図５（Ａ）（Ｂ）に示したものと同様のサイクロ減
速機で構成されており、該減速機ＲｙのケースＲ１とシ
ャフトＲ３とを夫々固定ブラケット４ａと可動ブラケッ
ト４ｂとにボルト止めし、固定ブラケット４ａの外側面
に取付けた第１ロボットアーム５用の駆動モータＭｙの
出力軸を減速機ＲｙのインプットギアＲ８に結合して、
該駆動モータＭｙにより減速機Ｒｙを介して第１ロボッ
トアーム５が上下方向に揺動されるようにしている。

【００１５】第１関節部４の可動ブラケット４ｂの外側
面には、図６に示す如く、減速機Ｒｙに対する連結部を
囲うようにしてリブ４ｃが突設されており、該リブ４ｃ
によって可動ブラケット４ｂを補強して、第１ロボット
アーム５の第１関節部４に対する取付強度を確保してい
る。リブ４ｃの外端面には、リブ４ｃで囲われる空間を
覆う蓋板４ｄが取付けられている。そして、該空間に可
撓性ケーブルチューブ１３を配設して、該チューブ１３
の下端をロボット本体３のカバー部３ｂの側面に開設し
た透窓３ｃに臨ませると共に、該チューブ１３の上端を
可動ブラケット４ｂの上部に開設した透窓４ｅに臨ま
せ、第２ロボットアーム７用の駆動モータＭｗや手首８
用の駆動モータＭｖや手首８に内蔵する駆動モータに給
電する配線部材を分配器１１からロボット本体３内とケ
ーブルチューブ１３とを通して第１ロボットアーム５内
に導入している。かくて、リブ４ｃで囲われる空間を配
線部材の取回し空間に利用して、配線の取回しをすっき
りさせることができる。図中１４は、第１ロボットアー
ム５内に設けた、配線部材を抱持するケーブル保持片で
ある。

【００１６】第１ロボットアーム５の先端の第２関節部
６は、図７乃至図９に示すように、一のロボット構成部
材たる第１ロボットアーム５に対し他のロボット構成部
材たる第２ロボットアーム７を該アーム７の駆動用減速
機Ｒｗを介して第２関節部６の軸方向（Ｗ軸方向）に片
持ち支持する片持ち構造のものに構成されている。この
場合、第２ロボットアーム７を第１ロボットアーム５に
対しＷ軸方向側方にオフセットさせて取付けたのでは、
ロボットの小型化が困難になると共に、第１ロボットア
ーム５に第２ロボットアーム７を介して捩り荷重が作用
して、ロボットの位置決め精度に悪影響が及ぶ。

【００１７】そこで、本実施形態では、第２ロボットア
ーム７を、手首８の回動軸線（Ｖ軸）に直交する面に沿
った偏平の盤状部７ａと、該盤状部７ａの背面のＷ軸方
向一側部に突設した、後上方にのびる第２関節部６用の
可動ブラケット６ｂとを有するものに構成し、第１ロボ
ットアーム５の先端にＷ軸方向他側に偏倚させて突設し
た第２関節部６用の固定ブラケット６ａに可動ブラケッ
ト６ｂを対向させて、両ブラケット６ａ，６ｂ間に第２
ロボットアーム７の駆動用減速機Ｒｗを配置している。
かくて、第２関節部６の軸方向（Ｗ軸方向）寸法を第１
ロボットアーム５のＷ軸方向幅内に収めて、ロボットの
小型化を図れると共に、第２ロボットアーム７の盤状部
８ａも第１ロボットアーム５のＷ軸方向幅内に収められ
るため、第１ロボットアーム５に第２ロボットアーム７
を介して作用する捩り荷重を減少させて、ロボットの位
置決め精度を向上できる。更に、本実施形態では、図１
に示すように、第１ロボットアーム５の駆動用減速機Ｒ
ｙと第２ロボットアーム７の駆動用減速機Ｒｖとをロボ
ット本体３の旋回軸線たるＺ軸を含む同一の中心面ａに
交差するように配置しており、第１と第２の各関節部
４，６の軸方向中央部が前記中心面ａ上に位置する。そ
のため、第１ロボットアーム５と第２ロボットアーム７
とから成るアーム全体が該中心面ａに沿って延在するこ
とになり、ロボット本体３に作用する偏荷重を可及的に
減少させてロボットの位置決め精度を一層向上できると
共に、オフセットが無いためティーチングも容易にな
る。

【００１８】第２ロボットアーム７の駆動用減速機Ｒｗ
は、図５（Ａ）（Ｂ）に示したものと同様のサイクロ減
速機で構成されており、該減速機ＲｗのケースＲ１とシ
ャフトＲ３とを夫々固定ブラケット６ａと可動ブラケッ
ト６ｂとにボルト止めしている。そして、第１ロボット
アーム５の中間部に第２ロボットアーム７用の駆動モー
タＭｗを横設し、該モータＭｗの出力軸上のドライブプ
ーリ１５ａにベルト１５を介して連結されるドリブンプ
ーリ１５ｂの軸を減速機ＲｗのインプットギアＲ８に結
合して、駆動モータＭｗにより減速機Ｒｗを介して第２
ロボットアーム７が上下方向に揺動されるようにしてい
る。図中１６は第１ロボットアーム５に取付けたベルト
カバーである。

【００１９】第２ロボットアーム７の盤状部７ａの背面
のＷ軸方向一側部には、可動ブラケット６ｂの下側に位
置させて、手首８用の駆動モータＭｖが取付けられてお
り、盤状部７ａの前面に、駆動モータＭｖに連結される
手首８の駆動用減速機Ｒｖを介して手首８が取付けられ
ている。これによれば、手首８用の駆動モータＭｖを第
２関節部６にオーバーラップさせるようにしてスペース
効率良く配置できるため、第２ロボットアーム７の長さ
を短くでき、ロボットの小型化を図る上で有利である。

【００２０】また、可動ブラケット６ｂの外側面には、
減速機Ｒｗに対する連結部を囲うようにしてリブ６ｃが
突設されており、該リブ６ｃにより可動ブラケット６ｂ
を補強して、第２ロボットアーム７の第１ロボットアー
ム５に対する取付強度を確保している。更に、第１ロボ
ットアーム５の一側面に、駆動モータＭｗの配置部から
可動ブラケット６ｂに向って先方にのびるケーブルカバ
ー１７を取付け、また、リブ６ｃで囲われる空間に可撓
性のケーブルチューブ１８を配設して、該チューブ１８
の一端をケーブルカバー１７の先端部内面に臨ませると
共に、該チューブ１８の他端をリブ６ｃの後向きの周面
部分に開設した透窓６ｄを通して前記空間の外部に臨ま
せ、手首８用の駆動モータＭｖと手首８に内蔵する駆動
モータとに給電する配線部材を第１ロボットアーム５内
からケーブルカバー１７を通してケーブルチューブ１８
に挿通するようにしている。かくて、リブ６ｃで囲われ
る空間を配線部材の取回し空間に利用して、配線の取回
しをすっきりさせることができる。

【００２１】手首８の駆動用減速機Ｒｖは、図５（Ａ）
（Ｂ）に示すサイクロ減速機のインプットギアＲ８を省
略したものに構成されており、該減速機ＲｖのケースＲ
１とシャフトＲ３とを夫々第２ロボットアーム７の盤状
部７ａと手首８とにボルト止めしている。ここで、減速
機Ｒｖの軸線、即ち、手首８の回動軸線たるＶ軸はロボ
ット本体３の旋回軸線たるＺ軸を含む前記中心面ａ上に
位置するが、手首８用の駆動モータＭｖはＶ軸に対しオ
フセットしている。そこで、Ｖ軸上に、駆動モータＭｖ
の出力軸上のギアに噛合するギア１９ａと、減速機Ｒｖ
のスパーギアＲ７に噛合するギア１９ｂとを固定した中
空軸１９を設け、駆動モータＭｖにより中空軸１９と減
速機Ｒｖとを介して手首８がＶ軸回りに回動されるよう
にしている。この構成によれば、第２ロボットアーム７
の盤状部７ａと減速機ＲｖとにＶ軸に沿って貫通する中
空部が形成されることになる。そして、この中空部にパ
イプ２０を装着して、該パイプ２０に、前記チューブ１
８から導出される、手首８に内蔵する駆動モータ用の配
線部材を挿通する可撓性ケーブルチューブ２１を挿入
し、手首８に対する配線の取回しをすっきりさせるよう
にした。

【００２２】また、ロボット本体３を構成する基台部３
ａとカバー部３ｂとの間には、カバー部３ｂを前方に傾
倒可能とする支点部２２が設けられている。支持部２２
は、カバー部３ｂを基台部３ａに対し前傾可能に枢着す
るヒンジで構成しても良いが、本実施形態では、カバー
部３ｂの前面下端に突設した突起２２ａと、基台部３ａ
の前面に突起２２ａの下側に対向するように突設した受
け２２ｂとで構成し、カバー部３ｂをクレーン等でその
まま持ち上げられるようにもしている。

【００２３】また、第１ロボットアーム５を第１関節部
４の後方に延長して、この延長部５ａの一側面に突起か
ら成る引掛部２３を設けている。そして、メンテナンス
に際し、図１０（Ａ）に示す如く、第１ロボットアーム
５を上動端位置に揺動させた状態で手巻きウインチ２４
を引掛部２３に引掛けると共に、該ウインチ２４から導
出されるチェーンやワイヤロープ等の索条２４ａをベッ
ド１の端部一側面に設けた引掛部２５に引掛け、この状
態でカバー部３ｂを基台部３ａに固定しているボルトを
取外し、手巻きウインチ２４を索条２４ａの繰出し方向
に操作する。これによれば、ロボットアーム５，７や手
首８の重量によりカバー部３ｂが支点部２２で支えられ
て図１０（Ｂ）に示す如く前方に傾倒し、カバー部３ｂ
で覆われていた駆動モータＭｚが露出する。かくて、ク
レーン等を上方に配置できない込入った場所に配置した
ロボットでも、人手だけで駆動モータＭｚを露出させて
そのメンテナンスを行うことができ、メンテナンス性が
向上する。

【００２４】尚、引掛部２３，２５は穴で構成しても良
く、また、索条２４ａ用の引掛部２５は、可動テーブル
２やロボット本体３の基台部３ａに設けても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明ロボットの一例の平面図

【図２】 図１の矢印II方向から見たロボットの側面図

【図３】 図１の矢印III方向から見たロボットの側面
図

【図４】 図２のIV−IV線截断面図

【図５】 （Ａ）減速機の縦断面図、（Ｂ）減速機の横
断面図

【図６】 図４の一部を截除した右側面図

【図７】 図２のVII−VII線截断面図

【図８】 図７のVIII−VIII線截断面図

【図９】 図８のIX−IX線截断面図

【図１０】 （Ａ）（Ｂ）メンテナンス時のロボット本
体の傾倒作業を示す図

【符号の説明】

３ ロボット本体 ４ 第１関
節部 ４ａ 固定ブラケット ４ｂ 可動
ブラケット ４ｃ リブ ５ 第１ロ
ボットアーム Ｒｙ 第１ロボットアームの駆動用減速機 ６ 第２関
節部 ６ａ 固定ブラケット ６ｂ 可動
ブラケット ６ｃ リブ ７ 第２ロ
ボットアーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一のロボット構成部材に対し他のロボッ
   ト構成部材を揺動自在に連結する関節部を有する工業用
   ロボットであって、前記関節部を、他のロボット構成部
   材を一のロボット構成部材に対し他のロボット構成部材
   の駆動用減速機を介して関節部の軸方向に片持ち支持す
   る片持ち構造に構成するものにおいて、前記関節部の軸
   方向を横方向として、一のロボット構成部材の先端に横
   方向一側に偏倚させて固定ブラケットを突設すると共
   に、他のロボット構成部材の尾端部の横方向他側部に固
   定ブラケットに対向する可動ブラケットを形成し、両ブ
   ラケット間に他のロボット構成部材の駆動用減速機を配
   置して前記関節部を構成することを特徴とする工業用ロ
   ボットの関節構造。
2. 【請求項２】 可動ブラケットの外側面に、前記減速機
   に対する連結部を囲うようにしてリブを突設し、リブで
   囲われる空間を他のロボット構成部材内に導入する配線
   部材の取回し空間に利用することを特徴とする請求項１
   に記載の工業用ロボットの関節構造。