JPS58137597A - 工業用ロボットの作動アームの駆動減速機構 - 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】 本発明は工業用ロボットの作動アーム破損防止ＶｉｔＩ
ｌに関する。

従来、工業用ロボットにおいて駆動系を介して揺動され
る作動アームを備えたものがあるが、子の作動アームの
動作時或いは停止時においても該アームに誤まってもの
をぶつけたりして外力が作用することがある。

一方、作動アームはその動作を高速化するため軽量化さ
れているので破損しやすい。

本発明の目的とづる処は作動アームの駆動系に上記外力
により所定以上の負荷が作用した際、該駆動系を遮断し
てそれから作動アームを解放することにより、作動アー
ムの破損を有効に防止することにある。

本発明実施の一例を図面により説明すると、第１図にお
いて、（１）はワークであり、基台（２）の上面に載置
されている。

（Ａ＞は工業用ロボットであり、支柱（ａ　）とその一
端に連結されて揺動する作動アーム（ｂ）とからならな
っている。前記支柱（ａ　）は鉛直に起立し支持部材（
３）を介して基台（２）に固定されると共に、下端にサ
ーボユニット（５）つきのモータ（４）が設けられてい
る。

（６〉は前記モータ（４）により駆動されるドライブシ
ャフトであり、支柱（ａ　）内部に軸受〈７）を介して
支持され上端がビン（１ｏ）を介して作動アーム（ｂ）
の付根に連結されると共に、下端が減速１１１（８）及
びトルクリミッタ（９）を介してモータ（４）に連繋さ
れている。

前記減速機（８）は所謂ハーモニックドライブと呼ばれ
る一種のふしぎ歯車機構を利用した公知のものであるが
、その構造を第３図及び第４図に示す。

減速機（８）はモータ（４）の出力軸（４ａ）にキー（
１１）を介して連結された楕円形のカム（８ａ）と、そ
の外局にベアリング（Ｂｂ）を介して嵌め合い外周が歯
車とされた弾性材からなる筒体く８Ｃ）と該筒体（８Ｃ
）の外周に部分的に噛み合うそれより歯数が僅かに多い
駆動内歯車（８ｄ）と、同じく筒体（８Ｃ）外周に部分
的に噛み合うそれと同一数の従動内歯車（８ｅ）とから
なり、前記駆動内−車（８ｄ）＝がネジ（１２）で支柱
（ａ　）の壁面に固定され、従動内歯車（８ｅ）が伝達
部材（１３）にネジ（１４）で固定され該部材（１３）
及びトルクリミッタ（９）を介してドライブシャフト（
６）に連繋されている。

トルクリミッタ（９）は支柱（ａ　）における駆動系に
所定以上の負萄が作用した際該駆動系を遮断するための
もので、減速機（８）とドライブシャフト（６）との閤
即ち支柱（ａ　）の下位に配置することによりロボット
（Ａ＞の全体の重心低下を図っである。

しかして、トルクリミッタ（９）の構造及び作動を第３
図、第５図及び第６図により説明する。

＜９ａ）はドライブシャフト（６）の外周に固着された
ボス部材であり、その人り側部ら減速機（８）側の端部
外因にドライブ７ランジ（９ｂ）がベアリング（１５）
　　（１６）を介して取付支持されている。

前記７ランジ（９ｂ）は上記伝達部材（１３）にネジ（
１７）で連結され、ドライブシャフト（６）側の端面外
周部（１８）に複数例えば５つの断面半円状の溝（１９
）が不等間隔をおいて設けられている。（９Ｃ）は前記
ボス部材（９ａ）の中間部外周に一体に突設されたフラ
ンジ部であり、その外周縁には前記ドライブフランジ（
９ｂ）の′８満（１９）に対応させて５つの切欠部（２
０）が設けられている。（９ｄ）は前記台溝（１９）と
切欠部（２０）とにまたがって嵌め合うＯ−ラであり、
この０−ラ（９ｄ）を介してドライブ７ランジ（９ｂ）
と７ランジ部（９Ｃ）とが連結され、ドライブ７ランジ
（９ｂ）からボス部材（９ａ）に回転が伝達されるよう
になっている。

（９ｅ）は前記フランジ部（９Ｃ）におけるドライブフ
ランジ（９ｂ）と反対側の端面に係合する過負萄検出パ
ネルであり、複数枚の皿バネ（９「）により７ランジ部
（９Ｇ）に圧接されている。

（９ｇ）は前記バネ（９ｆ）の弾圧力を調整して後述す
るようにトルクリミッタ（９）が作動する所定負萄の大
きさを設定するナツトであり、ボス部１４（９ａ）の外
局に螺合されている。

一方、上記作動アーム（ｂ）は軽金属鋳物製で軽量化が
図られ、支柱（ａ　）のドライブシャフト（６）上端に
連結された第１アーム（ｂｌ）と、この第１アーム（ｂ
ｌ）の先端に支軸（２１）を介して揺動自在に連結され
た第２アーム（ｂ２）とからなり、それら両アーム（ｂ
ｌ）　　（ｂ２）の連結部即ち関節部分（２２）から屈
曲自在に構成されている。

（２３）は第１アーム（ｂｌ）内部に軸受（２４）を介
して支持されたドライブシャフトであり、その一端が第
１アーム（ｂｌ）の基部に設けられたサーボユニット（
２５）つきのモータ（２６）に減速機（２７）を介して
連繋され他端がベベルギア（２８）　（２９＞を介して
第２アーム（ｂ２）に連繋されている。

（３０）は第２アーム（ｂ２）の先端に設けられて上記
ワーク（１）に対して所定の作業例えばネジ締めを行う
ネジ締め装置である。

断るロボット（Ａ＞は支柱（ａ　）に設けられたモータ
（４）を駆動させることにより作動アーム（ｂ）が全体
的に揺動し、又第１アーム（ｂｌ）のモータ（２６）を
駆動させることにより第２アーム（ｂ２）が単独で揺動
して、その第２アーム（ｂ２）先端のネジ締め装置（３
０）をワーク（１）上方の所定位置へ移動させる。

しかして、上記作動アーム（ｂ）の動作時において該ア
ーム（ｂ）に外力が作用し支社（ａ　）の駆動系に過大
な負荷が作用すると、トルクリミッタ（９）におけるロ
ーラ（９ｄ）が皿バネ（９ｆ）に抗し−Ｃドライブ７ラ
ンジ（９ｂ）の溝（１９）から夫々脱出し、該フランジ
（９ｂ）の外周部（１８）へ乗り上げ過負向検出パネル
（９ｅ）をフランジ部（９ｃ）から離間させる。

前記ドライブフランジ（９ｂ）の外周部（１８）に乗り
上げたローラ（９ｄ）は７ランジ部（９ｃ）の切欠部（
２０）に嵌め合ったままそこで自転可能であり、従って
７ランジ部（９ｃ）とドライブフランジ（９ｂ）との連
結状態が解除されそれら両者間の動力伝達が遮断される
。

以上の様にしてトルクリミッタ（９）ドライブシャフト
（６）と減速機（８）との間で駆動系を遮断することに
より、該駆動系から作動アーム（ｂ）が解放され外力に
逆ゎずにその作用方向へ逃げ、作動アーム（ｂ）の破損
が防止される。

また、減速機（８）へ前記外力による負荷が作用しない
ので、該減速機（８）の損傷も合ゎせて防止される。

一方、上記作動アーム（ｂ）が外力を受けた際は通常そ
れと同時に作動アーム（ｂ）の動作が停止され、その後
逃げた作動アーム（ｂ　）を元の位置即ち外力を受ける
前に動力伝達を行っていた駆動系の接続位置へ戻すが、
その際トルクリミッタ（９）のローラ〈９ｄ）が自転す
ることによって前記操作を手動により軽力で行うことが
できる。

また、トルクリミッタ（９）におけるフランジ部（９Ｃ
）の切欠部〈２０）とドライブ７ランジ（９ｂ）の溝（
１９）とが夫々不当間隔をおいて設けられていることに
より、７ランジ部（９ｃ）がドライブシャフト（６）と
ともに１回転する間に前記切欠部（２０）と溝（１９）
とが−喰しか合致しないので、ドライブシャフト（６）
の１回転に応じた作動アーム（ｂ）の揺動操作を行えば
、イの間にローラ（９ｄ）が脱出する前の８溝（１９）
に嵌め合い、作動アーム（ｂ　）を簡単且つ確実に駆動
系との元の接続位置に戻すこｉができる。

次に、第７図乃至第９図に示した他の実施例について説
明する。

先ず、第７図に示したものは駆動系における減速機（８
）及びトルクリミッタ（９）の配置が前記第１実施例の
ものと逆になっている。

即ら、トルク、リミッタ（９）がモータ（４）と減速１
１（８）との間に設けられ、前記第１実施例と同様ロボ
ット（Ａ）の重心の低下が訂られている。

次に、第８図に示したものはトルクリミッタ（９）がド
ライブシャフト（６）上端と作動アーム（１１）の付根
との間に設けられている。

しかして、この様な配置構造とすればトルクリミッタ（
９）と減速機（８）とが前記二つの実施例の様に隣接せ
ずに離れて設けられるから、イれらの組付けが簡単であ
る。

一方、第９図に示したものは第１実施例のものにおいて
更に第１アーム（ｂｌ）における第２アーム（ｂ２）の
駆動系にもトルクリミッタ〈３１）を設けである。

前記トルクリミッタ（３１）は支柱＜ａ＞のおけるトル
クリミッタ（９）と同一構造で且つそれと同様減速機（
２７）とドライブシャフト（２３）との間に配置され（
いる。

しかして、上記の如く第２アーム（ｂ２）の駆動系にト
ルクリミッタ（３１）が設けられたことにより、作動ア
ーム（ｂ）の先端側即ち第２アーム（ｂ２）への外力が
支柱（ａ　）の軸心へ向かって作用し該支柱（ａ　）に
おける駆動系に回転トルクとして作用しない場合でも、
第２アーム（ｂ２）の駆動系をトルクリミッタ（３１）
で１１１ＩＩｉして第２アーム（ｂ２）を逃がすことが
でき、作動アーム（ｂ）の破損をより確実に防止できる
。

尚、上記トルクリミッタ（３１）の配置は減速機（２７
）とドライブシャフト（２３）との間に限定されるもの
ではなく、例えば減速機（２７）と入れ換えて逆に１６
か又はドライブシャフト（２３１における第２アーム（
ｂ２）側であってもよい。また、前記第７図及び第８図
に示したものにおいてその第２アーム（ｂ２）の駆動系
にトルクリミッタを設けてもよいことは勿論である。

本発明は叙上の如く構成したので、作動アームが外力を
受けた際（の外りで作動アームの駆動系が遮断され、作
動アームが駆動系から解放されて逃げることができ１作
動アームの破損を有効に防止できる。また、上記駆動系
の遮断手段を作動アームを支持する支柱に設ければ、作
動アームの慣性力が増大したり、重量配分が不均一にな
ったりする不具合を招くことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を示す一部切欠正面図、第２図は同
平面図、第３図は要部の拡大断面図、第４図は第３図の
（７ｔ７）−（ｙ）線に沿える拡大断面図、第５図はト
ルクリミッタの作動状態を丞す断面図、第６図は同トル
クリミッタの分解斜視図、第７図乃至第９図は他の実施
例を示づ一部切欠正面図である。 尚図中 〈△）・・・工業用ロボット （ａ　）・・・支柱 （ｂ　）・・・作動アーム （ｂｌ）・・・第１アーム （ｂ２）・・・第２アーム （４）（２６）・・・モータ （６）（２３）・・・ドライブシャフト（８）（２７＞
・・・減速機 （９）（３１＞・・・トルクリミッタ 〈２２）・・・関節部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動系を介して揺動される作動アームを備えた工業用ロ
   ボットにおいて、上記作動アームの駆動系に所定以上の
   負荷が作用した際該駆勅系を遮断してそれから作動アー
   ムを解放する手段を設けた作動アーム破損防止装置。