JPS58120490A - ロボツトの関節構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、産業用などの口ｇットア”−ムを連結する
関節構造に係シ、特に関節の駆動力伝達源となる動力発
生機構を関節内部に収容してなる関節型ロボットの関節
構造に関するものである。

近年、生産ラインなどの自動化、省力化をはかる手段と
して産業用ロボットの導入とその改良化が進んできてい
る。

この多くは、自在に曲屈できるアームで加工材料や製品
あるいは工具などを把握し、目的位置まで運んだシ作業
を行ったシする機能を備えていてその関節部の駆動は、
関節回転部軸上に突出して該関節部外部あるいは離れ良
場所に設置されている電動機などの動力源によって誘起
されるものとなっている。

このうち、関節回転部上に動力源を設置して関節部に動
力伝達を行う従来のロボットアームでは、上記突出部分
が他の構造物などに衝突する恐れがあるため、Ｅｌ＆ッ
トを作動させるために広い空間を必要とする。

ｉ九、目的とする作用を施す対象となる物品の構造によ
っては、突出部分が物品と衝突せずに目的とする作用を
施すことが不可能となる。

一方、電動機を関節部よシ離れた場所に設置しその電動
機の動力を歯車、チェーン、連結棒などの駆動力伝達機
構によって関節部分まで伝達させる構造のロボットのア
ームにおいては、該ロボットの関節までの経路における
部品点数が多くなシ＋Ｉｋ榊が複雑になると共に重量が
増大する。

また、駆動力伝達機構によって動力を遠方まで伝達する
間にバックフック工や、動力機構に用いられる部品の歪
みが生じ位置決め精度が劣化するなどの欠点がある。

更に、上記従来の何れのロボットにおいても、その関節
構造がアームと結合化されている丸め、関節部分のみの
取り外しや取り換えが行なえず、アームの保守や変更が
容易に実施することはできないという問題があつ九。

この発明は、上記のような欠点や問題点を解消するため
になされたものであＪ、ａボットアームを連結する関節
部の駆動力伝達源となる動力発生機構を、該関節内部に
収容することにょシ、関節部の構成部品数が少なく、小
形で狭い場所でも作動させることができ、しかも取シ外
じや取プ替えが自由に行なえ、保守が容易な関節構造を
提供Ｊることを目的とする。

この発明の構成は、共通の軸芯をもって連結され、二つ
の部材を折〕曲げ自在に結合する関節部Ｏ内部に電動機
と減速機および角度検出器とを組み込み、関節部分の外
部に回転軸などの突出物をなくしたものである。

以下、この発明の実施例を、添付図面に基づいて説明す
る。

第１図に示すように、二つの部材１と２が関節構造１１
によって折曲シ自在に結合され、例えは産業用ロボット
のアームを形成している。

二つの部材１と２は、一方が基台側とな勺、他方が手先
部分である。

この手先部分は、物品を把持するための４ｇ　ｉｎ　切
やスプレーガン、溶接棒、他の物品に目的とする作用を
施すための構造物等であ）、両部材１．２は関節構造１
１に対して嵌合せなどの手段で着脱自在に接続される０ 上記関節構造１１は菖２図に示すように、上下（９）が
開放する内部中空状に形成され九ノ１ウジング１２と、
このハウジング１２の上下に対して外嵌するようにコ字
形に形成され九二又部材１３と、上記ハウジング１２の
内部に収納される電動機１４、減速機１５、角度検出器
１６などによって構成されている。

屯＠機１４は固定側コイルが７１ウジング１２に固定さ
れ、出力回転軸１７がコイルの上下に突出した構造にな
っている。

減速機１５は、第３図のように、ハウジング１２内で、
電動機１４よシも上部の位置に１上記ハウジング１２と
一体化するように固定化され、その入力側が電動機１４
０回転軸１７における上端と連結され、上部に出力軸１
８が突出している。

上記減速機１５の具体的な構造として、例えばハーモニ
ングドライブ（登録商標）を採用することができ、出力
軸１８が電動機ｌ、４の回転軸１７と同軸芯となり、こ
の軸芯が関節部を構成するノ・ウジング１２と二叉部材
１３の屈曲センターになる。

ハウジング１２内の上下両端にはベアリング１９．２０
を介して円板金具２１，２２が、回転軸１７と同軸芯状
態で回転するように取付けられハウジング１２に外嵌挿
した二叉部材１３がこの円板金具２１．２２に重なシ状
態で固定化されている。

従ってハウジング１２と二叉部材１３は、回転軸１７の
軸芯を共通にして自由に折曲がることになる。

上記減速機１５は、出力軸１８が上部の円板金具２１と
結合され、電動機１４の回転力を減速して円板金具２１
に伝え、ハウジング１２に対して二叉部材１３の曲げ角
度を変化させるものである。

上記角度検出器１６は第３図のように、ハウジング１２
内において電動機１４の下方位置に組込まれ、回転軸１
７の下端部と連結されている。

この検出器１６は例えはロータリーエンコーダを用いて
形成され、回転軸１７０回転角度を創建することにより
、ハウジング１２と二叉部材１３の曲げ角度を任意の望
む角度に制御することができるようにするものである。

この宅間の関節構造は、上記のような構成であり、関節
構造１１によって二つの部材１と２を折曲り自在に結合
すると、一方の部材１はハウジング１２、電動機１４、
角度検出器１６と一体となり、他方の部材２は二叉部材
１３、円板金具２１２２と一体化し、各々が回転軸１７
の軸芯を中心にノ出曲し得るようになる。

このような結合状態で、電動機１４に通電を行なって起
動させると、回転軸１７の回転が減速機１５の出力軸１
８に減速回転として取り出され、出力軸１８と固定化さ
れた二叉部材１３を介して部材２に回転力が発生して部
材１と２の曲げ角度が変化し、部材２側で把持した加工
物や加工材料、工其などを所望する位置に臨ませるもの
である。

また、部材１と２の必要とする曲げ角度は、角度検出４
ｙＡ１６による角度測定を行ない、これによって電動機
１４を制御すればよい。

次に、上記この発明の関節構造１１で形成したロボット
アームの全体構成の一例を示す第４図に基づいて、その
動作を説明する。

すなわち、ロボットアーム３０は、基台部２３から手先
部２４に至るまで任意の方向に可動できるように、また
、目的とする対象物との距離などによシ、例えば複数個
所の関節部を設けられて作動している。

これらの関節部は、上述のように関節部内部に収容され
ている回転軸両側から半径の大なるべ′ｒリングを介し
て支持されておシ、屈曲あるいは回転が自在に、かつ、
その制御本容易にできるようになっている。

更に上記ベアリングを大型化することによりｍ節部機構
の強度を増大させることも可能である。

このように、任意の位置において高精度の作条ができる
この発明に係るロボットは、上記例示のものに限ること
なく、回転リンク機構を有する４Ａ械などにも適用でき
ることは当然である。

以上のように、この発明は上記のような構成であるので
、次に列挙する効果がある。

（１）　　二つの部材を折曲）自在に結合する関節部の
内部に、υｒ曲げの駆動源となる電動機と減速機を組込
んだので、外部への突出部分がなくなり、スマートな外
観を有するアームを構成でき、狭い場当でも作動させる
ことができるようになる。

（２）　　関節部分に直接、駆動源を収納したので、動
力伝通礪祷を不要とすることができ、部品点数を減少さ
せ、位置決精度を大幅に向上させることができる。

（３）　　部品点数の減少により、アーム重量の軽減を
はかることができる。

（４）関節部分の内部に駆動源を収納したので、関節部
分の小型、蛯菫化が可能になシ、このため、ロボット本
体側に隣接した他の関節を駆動するに要する動力が小さ
くなプ、後者の関節構造をより一ノー小型、軽量に構成
することができるという相来効求によって、ロボット全
体を大幅に小型、軽層化することができる。

（５）関舶部分内に駆動源を収納したので、関節部分の
みを独立して取シ外し、又は取替えが可能になり、ロボ
ットのアームの構成要素をモジュール化することができ
、これによジアームの構造を容易に変更でき、また保守
も容易となる。

（６）　　関節部分内に角度検出器を収納したので、関
節部分の曲げ角度を任意の必要とする角度に制ｆｌする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の関節構造を示す斜視図第２図は同
分解斜視図、第３図は同上の組立状態を示す縦断面図、
第４図はこの発明に係るロボットアームの作動状態を示
す説明図である。 １．２・・・部材　１１・・・関節構造１２・・・ハウ
ジング　１３・・・二叉部材１４・・・電動機　１５・
・・減速機 １６・・・角度検出器　１７・・・回転軸１８・・・出
力軸　１９．２０・・・ベアリング２１．２２・・・円
板金具 ％軒出願人　　　　　　　　　住友電気工業株式会社同
　代理人　　　　　　弁理士和１）　剛第１図 第３図 手続補正調（自発） 昭和５７年２月２２日 ４、’、ｉｔ−片長′１」　　島田春樹　殿１、　　：
、ｌｉ）十〇衣示 昭和５７年特許頗第１９３３号 ２、花明の名称 ロボットの関節構造 ３、ｍ１１止をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称　　（
２１３）住友電気工業株式会社４、代理人 明細書の［特許請求の範囲一１の欄 ６−　　ｈｌ＋正の内容 持ｆＦａ＋に求の頓囲を別紙の通り訂正します。 特許請求の範囲 （１）　　二つの部材を折り曲が９自在に結合−ｒる関
節部の内部に、一方の関節部と固定化された箪輩１慎と
、前記電＃Ｉｈ機の回転によって他方の関節部奢１１＋
ｉ曲させるように前記電動機の回転軸と他方の関節部と
の間に配置した減速機と、前記電動機の１←１転軸と連
動し、関節部の曲げ角度を測定する角反快出器とを組み
込んだことを％徴とするロボットの関節構造。 （２）前記関節機構を複数個所に設けて、アームを構成
したことを特徴とする特許請求の範囲第１１紀載のロボ
ットの関節構造。 ＝５

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　二つの部材を折り曲かや自在に納会する関節
   部の内部に、一方の関節部と固定化された電動機と、前
   記電動機の回転によって他方の関節部を屈曲させるよう
   に前記電動機０回転軸と他方の関節部との間に配置し九
   減速機と、前記電動機の回転軸と連動し、関節部の曲げ
   角度を測定する角度検出器とを組み込んだことを特徴と
   するロボットの関節構造０
2. （２）　　前記関節機構を複数個所に設けて、アームを
   構成したことを特徴とするーポットの関節構造０