JPS5845889A

JPS5845889A - 関節形ロボツトの腕機構

Info

Publication number: JPS5845889A
Application number: JP14175481A
Authority: JP
Inventors: 土橋　亮
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-09-10
Filing date: 1981-09-10
Publication date: 1983-03-17

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、関節形ロボットの腕機構に関するものである
。

関節形ロボットはハンドリンクロボットとして産業機械
に一体的に取付けられ、その用途は広いもので、ＮＣ工
作機械に取付けてワークの取付け。

取外しを自動的に行なうこともなされる。そして、この
種のロボットは制御装置が簡略化され、本体機構部もコ
ンバク）Ｋ安価に構成されている。そして、これをさら
に安価にするためには次の点を解決しなければならない
。

（１）　ＮＣ工作機械等において、ワークをチャックに
取付けるときや取外すとき等には直線動作が必要である
が、直線運動機構は複雑となり、ボールねじ等の高精度
部品が使用されるため高価となる。

（２）　　本体のモータと軸モータとが同時に駆動され
ることがないにもかかわらず、モータを各軸毎に設置し
なければならず、軽量、コンパクト化に限度がある。

本発明は前記従来技術の問題点に鑑み、Ａ、８２゛つの
軸と１台のモータをクラッチ機構の着脱により組合せて
、Ａ軸のみの回転運動、Ｂ軸のみの回転運動並びにＡ、
Ｂ軸の連動による虐ＩＩＭ運動の３様に使い分けができ
、構成が簡単で安価な関節形ロボットを提供することを
目的とする。

本発明は、ロボットの腕機構は回転運動、直線運動にか
かわらず、全ての軸を回転構造にすれば安価に構成でき
、駆動源をも共用できるという点に鑑み一ロボットの腕
機構を第１．第２のアームから成る関節形とし、第１ア
ームと第２アームとを、各アームの支点部に設けたクラ
ッチ機構、羞びに両クラッチ間を連結するチェーンによ
シ機械的に結合することで直線運動を行なわせ、かつ、
クラッチ機構による機械的な結合を解除することにより
第１・第２のアームは独立に回転できるようにし、しか
もこれら第１．第２のアームは、第１アームの支点部に
設けた１台の電動機で駆動できるようにしたものである
〇以下、本発明の具体的な一実施例を添付図に従って詳述
する。

第１図（ａ）　ｆｄＮｃ工作機械へワークを自動着脱す
るためのハンドリンクロボットの概略側面図であって、
第１図（ｂ）ｔ：Ｉ作動状態にあるハンドリンクロボッ
トの概略正面図である。図中、ＩＦｉ７ランジ１１を有
して成るＤＣモータで、７ランジ１１を図示していない
工作機械に直接（あるいは工作機械の近傍）取付は固定
するものである。２はクラッチ、ブレーキから成る第１
アーム３の駆動装置で、クラッチによすＤＣモータ１の
出力軸と連結することで第１のアーム３を駆動すること
ができる。４はクラッチ、ブレーキから成る１２のアー
ム５の駆動装置で、ＤＣモータ１の軸と直接結合された
チェーン１２と連結することで第２のアーム５を駆動す
ることができる。６は第２のアーム５の先端側に設けた
旋回軸７を旋回させるための旋回用モータで、先端のワ
ーク（図示せず）を着脱するハンド１０の方向を変える
ためのものである。８は旋回軸７に設けた捩り軸９を回
転してハンド１０で保持したワークの反転を行なう捩り
用モータである。したがって、モータｌの回転駆動と、
クラッチ切換えにより駆動される第１．第２のアーム駆
動装＆２゜４により、第１．第２７〜ム３．５は第１図
（ｂ）にも示すよう回転動作できると共に、ハンドｌＯ
は直線動作もできる。

次に、第２図に従って第１７−ム３と第２７−ム５の駆
動方法並びに第１．第２７−ム３，５の駆動装置の構成
について詳述する。第２図において、第１図と同一符号
を付しであるものは同一のものを示すが、ＤＣモータ１
の出力軸１３には、チェーン１２を引掛けるスゲロケッ
ト板１４がキー１５によって固定してあり、さらに、出
力軸１３の末端方向に沿って電磁クラッチ１６と、軸受
１７と、電磁ブレーキ１８並びに軸受１９が嵌装しであ
る。第１アーム駆動用の電磁クラッチ１６は矢印１方向
に移動可能で、スズロケット板１４と結合することで第
１アーム３がＤＣモータＩＫより駆動される。軸受１７
は第１アーム３の軸受として嵌装しである。電磁ブレー
キ１８は矢印す方向に移動可能で、第１７−ム３に位置
決めしてあり、固定板ｎと結合することで第１アームが
固定される。また、加はこれら駆動装置２を被うハウジ
ング２１に固定された第１７−ム３の回転位置を検出す
る回転位置検出器（ポテンショメータ）で、この検出器
出力値と図示していない制御装置からの指令値との差が
ＤＣモータ１への制御信号となる。

２３は第１７−ム３と第２アーム５の接続部としてそれ
らを貫通する駆動軸で、キー冴によって電磁クラッチ５
が取付けられ、それにはクラッチ用の電磁コイルあが内
蔵してるる。２７＃′ｉチエーン１２を引掛叶るスゲロ
ケット板で、出力軸１３側のスズロケット板１４の径の
１７２としてあり、電磁クラッチ５の電磁コイル局を励
磁することによってスズロケット板谷を矢印Ｃ方向に吸
引し、第２アーム５を回動できるものである。器は駆動
軸ｎに嵌装した第１アーム３の軸受、２９は矢印ｄ方向
に移動可；能に第１アーム３に堆付けた電磁ブレーキ、
Ｉはその電磁ブレーキ四と吸着する端板て、キー３１に
より駆動軸部に固定しである。また、３１＃ｉ第２７一
ム５０回転位置検出器で、第１７−ム３に固定しである
。

同構成によると、第１アーム駆動用クラツチ１６と第２
アーム駆動用クラツチ２５が同時に励磁され結合される
とチーエーン１２を介して第１７−ム３および第２７−
ム５が連動し、第２７−ム５の先端、９７部分、が直線
運動を行なう・また、電磁クラッチ１６のみが励磁され
るとチェーン１２は空回りし、第１７−ム３のみが回転
し、さらに、電磁クラッチ５のみが励磁されるとチェー
ン１２の駆動により第２７−ム５のみが回転する。

次に、第１アーム３と第２７−ム５が連動して直線運動
する原理について説明する。第３図の模式図に示すよう
に１第１７−ム３と第２７−ム５の長さが同じとすると
、第２アーム５の先端Ｃ１をＣ２のように直線に動かす
ためには、７Ｂ工、ＡＢＩ−ＺＢｌｃｌＡ　　　　、’、Ｚαｌ７
Ｂ２．ＡＣ２−ＺＢ２ｃ２Ａ　　　　、’、Ｚα２が成
立しなくてはならない。

すなわち、第１アーム３の角度が（Ｃ１−Ｃ２）だけ動
作し九とき第２７−ム５０角度が２（Ｃ１−Ｃ２）だけ
動作すれば第２７−ム５の先端部分ＣＩＦｉ直線的に移
動し、先端部分Ｃ２まで移動することになる。これは第
２図において１２のＤＣモータｌ側のスゲロケット板１
４の径を、第２アーム５の駆動装置４に設けたスズロケ
ット板ｎの２倍としであるからである。

また、第４図は第２図、第３図に示すノ・ンドリンクロ
ボットの第１アーム、第２アーム独自の回転並びに直線
運動を制御するための電磁クラッチ。

電磁ブレーキの具体的な回路図である。図中８１〜Ｓ３
は図示していない制御回路のプログラムに沿って開閉制
御されるスイッチでろって、スイッチ８１は第１アーム
３のみを駆動する場合に閉成されるスイッチ、スイッチ
５２Ｆｉ第２アーム５のみを駆動する場合に閉成される
スイッチ、スイッチ８３Ｆｉ第１、第２アームを駆動し
、ハンド部分を１ＩＩＩｉｉ運動させる場合に閉成され
るスイッチである。また、Ｘｌ、Ｘ２．Ｘ５は各々のス
イッチ８１　、８２　、８３と直列接続したリレーコイ
ル、リレーコイルＸ２回路にはリレーコイルｘ２．ｘ５
の常閉接点ｘ２ｂ　＊　ｘ３ｂが、リレーコイルＸ２回
路にはリレーコイルＸｌ、Ｘ、の常閉接点ｘｌｂ　、　
ｘ３ｂが、さらにリレーコイルＸ５回路にはリレーコイ
ルＸ１．Ｘ２の常閉接点ｘｌｂ　＋　ｘ２ｂが直列接続
しである。また、Ｃ１は電磁クラッチ１６の電磁コイル
、Ｃ２は電磁クラッチ６の１に磁コイル、Ｂｌｕ電磁ブ
レーキ１８の電磁コイル、８２は電磁ブレーキ四の電磁
コイルで、電磁クラッチ０１回路には電磁コ（ルＸ１　
、　Ｘ２　＊　Ｘ５の常開接点ｘｌａ　、　ｘ２ａ　、
　Ｘ３１Ｌが、電磁クラッチ０２回路には電磁コイルＸ
Ｉ　、　Ｘ２　、　ｘ、の常閉接点ｘｌｂ　、常開接点
Ｘ２ｍ　、　ｘ３ｍが接続挿入され、電磁ブレーキ８１
回路には電磁コイルＸｉ　、　ｘ２　。

Ｘ、の常閉接点ｘｌｂ　１　ｘ２ｂ　＋　ｘ３ｂが、さ
らに電磁ブレーキ８２回路には電磁コイルｘ１．ｘ２．
ｘ、の常開接点Ｘｌａ　＊　ｘ３ａ　ｓ常閉接点ｘ２ｂ
が接続挿入されている。

同回路において、スイッチＳ１が閉成されると電磁コイ
ルＸ１が励磁され、接点ｘｌａの閉成によりクラッチＣ
１が励磁されて第１アームのみが回動制御される。その
とき電磁ブレーキ８１回路の接点ｘｌｂは開成されるが
、接点ｘ２ｂ　、　ｘ３ｂを介して電磁ブレーキＢ１回
路の励磁は維持され、電磁クラッチＣ２（ロ）路の接点
ｘｌｂＦｉ開成され、電磁ブレーキＢ２の接点ｘ１ｍが
閉成された状態で駆動装置４は全体的に回動する。また
、スイッチＳ２が閉成されると、電磁コイルＸ２が励磁
され、それに対応する各電磁クラッチ、電磁ブレーキ回
路の接点の開閉制御により第２７−ム５のみが回動制御
される。そしてまた、スイッチＳ３が閉成されると、電
磁クラッチＣＩ。

電磁クラッチＣ２ともに励磁されるので第１．第２アー
ムが直線運動する。

なお、上述の実施例においては、チェーン１２はスズロ
ケット板１４を介しＤＣモータ１の駆動軸１３と直結さ
れているが、これを直結とせず、チェーン１２のＤＣモ
ータ側スズロケット板１４をＤＣモータ１のペースに固
定し、それをチェーン連結されたＤＣモータ１により駆
動しても同様の効果が得られる。

また、上述の実施例では第１アーム３と第２アーム５の
長さを同一とした場合について述べたが、この長さの比
を変えることによって変則的なアームの動作が得られる
。

さらにまた、上述の実施例においては、スプロケット板
１４の径をスプロケット板ｎの径の２倍とし、両スズロ
ケット板をチェーン１２によって連結した場合について
述べたが、これに限らず、タイミングベルトあるいはギ
ヤさらには偏心カム等によっても構成できる。

以上のれ明からも明らかなように本発明によれば、第１
．第２のアームの連動によるロボット腕の直線運動と、
単動による回転運動とを、駆動装置部の機械的な断続切
換えにより、１台の駆動源で達成でき、ロボット駆動に
必要な駆動源の減少が図れると共に、駆動制御回路の簡
略化並びに小型化が達成できる。さらに、第１．第２の
アームを連動する場合には機械的に連動させであるため
、第１．第２のアームにそれぞれ電動機を取付けて行な
う場合に比して癌かに直線性が高い。

【図面の簡単な説明】

添付図は本発明の一実施例を示すものであって、第１図
（−）は関節形ロボットの概略側面図、第１図（ｂ）は
その概略平面図、第２図は第１図に示した間接形ロボッ
トのアーム回転駆動部を具体的に示した断面図、第３図
は第１アームと第２アーム毅ト連動して直線運動するこ
と”＆説明する九めの原理図、第４図はこの関節形ロボ
ット腕を駆動制御する具体的な回路図である。１・・・ＤＣモータ、２．４・・・駆動装置、３・・・
第１ア１−ム、５・・・第２アーム、６・・・旋（ロ）
用モータ、７・・・旋回軸、８・・・捩用モータ、９・
・・捩り軸、１０・・・ノ１ンド、１１・・・７ランジ
、１２・・・チェ〒ン、１４．２７・・・スズロケット
板、１６．２５・・・電磁クラッチ、１８．２９・・・
電５磁ブレーキ、加、３１・・・回転位置検出器、乙・
・・駆動軸、（資）・・・端板。代理人　弁理士　秋　本　正　実

Claims

【特許請求の範囲】＋ｌ）ｍｌアーふと、Ｍ＃！１アームの支点から離れた
位置で第１アームに枢着され、該枢着部を支点とする第
２のアームと、前記第１アームの支点部に設置た電動機
と、該電動機の動力を第１アーム、第２アームに選択的
に伝達する手段とから成る関節形ロボットの腕機構。（２）前記電動機の動力を第１．第２のアームに選択的
に伝達する手段は、第１．第２アーム夫々の支点部に設
けたクラッチ、ブレーキと、該第１゜第２アームのクラ
ッチ間を連結するチェーンとから成る特許請求の範囲第
１項に記載の関節形ロボットの腕機構。