JPS597593A

JPS597593A - ロボツトの関節装置

Info

Publication number: JPS597593A
Application number: JP57114908A
Authority: JP
Inventors: 寺内　常雄
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-07-02
Filing date: 1982-07-02
Publication date: 1984-01-14
Also published as: KR850000551B1; KR840003979A; US4594049A

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】この発明は例えば組立作業等を行なう工業用ロボット等
りおいて、高速で且つ高精度の位置決めを可能にするロ
ボットの関節部分の構造に関するものである。

第１図は従来の水平関節型ロボットを示す側面図である
。図において（１）は固定台、（２）は固定台（１）に
固着された固定軸、（３）は固定軸（２）の回りを軸受
を介して回動するロボットの第１アーム、（４）は第１
７−Ａ（３）上に固着された第１アーム駆動モータであ
る。（５）は第１アーム（３）の固定軸（２）の反対側
の軸端側（図中左端側）に軸受を介して回動可能に取付
られた第２アーム、（６）は第１アーム（３）に設けら
れ、第２アーム回動軸上に固着された第２アーム駆動モ
ータ、（７）は第２アーム（５）の第１アーム（３）に
対する取付側と異なるもうひとつの端部（図中左端）に
取付られた例えば把持ハンド部分である。

なお、　（８）　、　（９１はハウジングで、それぞれ
第１アーム駆動モータ（４）及び第２アーム駆動モータ
（６）に直結して、遊星型減速機が内蔵されている。

第２図は、また第１図において示された従来の水平関節
型ロボットのＡ部の断面図であシ、第１アーム（３）の
一端部に設けられた第２アーム（５）の支持構造（第２
アーム駆動部を含む）、すなわちロボットの関節部分の
構造を示すものである。図において、　＋３）　（５１
＋６１　ｆ９１Ｆ′ｉ、上記−に説明した第１図構成部
分と同様のものである。（ｌｌＦ！ハウジング（９）内
に内蔵された遊星カップ型減速機である。この遊星カッ
プ型減速機顛は主として３つの部分に分割されて構成さ
れている。（１０ａ）は入力要素であり第２アーム駆動
モータ（６）の軸端が、キーＱｌ）により固着されてい
る。（ｔａｂ）は出力要素であり、外周に小さな歯を有
したカップ形状をしている。（１００）は固足内歯であ
シ、ハウジング（９）に固着されている。Ｑ２は出力軸
であシ、遊星カップ型減速機の出力要素（１０１））及
び第２アーム（５）に対しボルト（１１及びピンＩによ
り締結されている。（Ｉ！９は玉軸受であり第１アーム
（３）の端部に内蔵されて出力軸ａのを回動可能に支持
している。（１１（１７）はそれぞれベアリングナツト
及びベアリング座金であり、出力軸ｏ３を垂直方向に動
かぬように固足している。

従来の水平関節型ロボットは上記のように構成されてい
た。第１アーム（３）、第２アーム（５）の動作内容は
、その基本構造は同じであるのでここでは第２アーム（
５）の動作のみについて説明する。別置の制御装置（図
示せず）より指令された指示にしたがって、第１図及び
第２図に示されたとおり。

第２アーム駆動モータ（６）が回転することにより遊星
カップ型減速機（ＩＩを経由し、その出力要素（ｔａｂ
、）に固着された出力軸ａ３は、その減速比に従って回
転が減ぜられて低速にて回転する。出力軸Ｑ２はまた第
２アーム（５）とポル）（１３及びビンＯくにて固着さ
れ一体化しているので、この回転が第２アーム°（５）
の旋回動作を与えることになる。出力軸０はまた２個の
玉軸受ｆｉ！９で回転可能に支持され、かつ、ベアリン
グナツト（ＩＱ及びベアリング座金αηでラジアル荷重
及びスラスト荷重を受けているので、アームのガタを最
小限にとどめている。第１アーム（３）の動作も第２ア
ーム（５）の場合と全く同じであり。

固定軸（２）に取付けられた玉軸受（図示せず）により
指示された第１アーム（３）は、第１アーム駆動モータ
（４）の回転をハウジング（８）内に内蔵された遊星型
減速機を介して減速され、旋回動作が与えられるように
なっている。

しかるに上記のように構成された従来の水平関節型のロ
ボットにおいては、第２アーム駆動モータ（６）は、第
１アームの旋回軸とは反対側の軸端部。

すなわち、第２アームの旋回軸上に設置されているので
、第１アーム駆動に対し、第１アーム駆動モータ（４）
の負荷慣性モーメントが大きくなる。また、第１図及び
第２図に示すとおり、第２アーム（５）は第１アーム（
３）に対し門型に玉軸受ａｓ　（Ｉ！９で支持されてい
るため、第１アーム（３）の縦方向長さが大きくなり、
第１アーム（３）自体の重量も増し、慣性モーメントも
大きくなる。したがって、このような構造のロボットで
は高速な動作をさせるためには第１アーム駆動モータ（
４）の容量を大きくする必要があり、ロボットが大きく
なる欠点があった。

また、上記の従来のロボットにおいては、第２アーム（
５）の支持のために第１アーム（３）の先端が門型に形
成されている。したがって、第２アーム（５）の動作領
域を第３同動作領域説明図に示すように大きくとると門
型部分が長くなり１強度低下をまねく。そのため首部の
厚みをふやし１強度をあげる必要があるという欠点があ
る。これを防止するには動作領域を小さくせざるを得な
がった。さらに。

第２アーム駆動モータ（６）及び第１アーム駆動モータ
（４）が共に第１アーム（３）上に付いているため、電
源制御ケーブルの処理が困難となる等の欠点があった。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、各アームの回転に対する慣性モー
メントを最小にし、かつ第２アームの動作領域を大きく
シ、ロボットの動作スピードを高速化できるとともに、
精度を損なうことのない関節装置を得ることを目的とし
ている。

第４図はこの発明の一実施例を示す水平関節型ロボット
の外形図である。また、第５図はこの発明のロボットに
おいて第２アーム回転部分の関節構造を示す断面図であ
る。図中（１１（３１（５）　（６１ｔＪ′ＩＪは上記
従来装置と同−又はそれに相当するものである。

餞はハウジングであシ、玉軸受０１を内蔵する。ハウジ
ングａｓＦ′ｉまた遊星カップ型減速機（Ｉｎの固定内
歯（１００）とともにボルト（１）により第１アーム（
３）に固着されている。Ｑｖは入力軸であり玉軸受（Ｉ
ＩＫより回転可能に支持されている。入力軸００の丁方
端は遊星カップ型減速機Ｑ〔の入力要素（１０りの軸穴
にキーｅｚで締結され、他端にはタイミングプーリー（
至）が締結要素Ｑ４にて固着されている。タイミングプ
ーリー（至）にはタイミングベルト（ハ）がかかつてお
り、カフアーム駆動モーター（６）からの回転が伝えら
れるようになっている。これらプーリ（至）、ベルト（
ト）により伝達機構が構成されている。（イ）は出力軸
で第２アーム（５）とポル）　（２７ｂ）により締結さ
れている。また他端は遊星カップ型減速機Ｑｌの出力要
素（１０ｂ）　Ｋポル）　（’２７＆）で固定されてい
る。

（ハ）に２Ａ＋１１の円スイコロ軸受であり出力＠（ハ
）を１動可能に支持する。（２！１ｆ′ｉ円スイコロ軸
受（２）を保持するハウジングであり第１アーム（３）
にボルト（３０ａ）にて固着されている。０υ０３７３
１ｕ円スイコロ軸受の外輪及び内輪を固定するためのベ
アリング押工。

ベアリングナツト及びベアリンク座金である。ベアリン
グ押工Ｇυはポル）　（３０１））にてハウジング翰に
固定される。（ロ）は調整用カラーである。（至）は出
力軸に内蔵された玉軸受であり、内輪は入力軸ＱＤと嵌
合結合ｉ−ている。（至）はすべり軸受であり第２アー
ム（５）とハウジング（２）の回動部分に嵌入されてい
る。

上記のように構成された水平関節型ロボットにおいては
、第１アーム（３）は固定台（１１の内部に内蔵された
第１アーム駆動モータによりて遊星カップ型減速機ａ１
を介して低速回動される。一方第２アーム（５）につい
ては、固定台（１）の張、山部分１（１’ａ）に固着さ
れた第２アーム駆動モータ（６）の回転がタイミングベ
ルト０階を介して第２アーム回転軸上にあるタイミング
プーリー０１は遊星カップ型減速機ａ１の入力要素（Ｉ
Ｄａ）に入力軸Ｑυケ介して回転が伝えられる。タイミ
ングプーリー（ト）と入力軸Ｃυの固定は締結要素０４
で行なわれているので、キー等による場合のよ′）にガ
タはなくまた位相調整を簡便に行なうことができる。遊
星カップ型減速機０１により減速された回転は、出力要
素（ｔ　ａｂ）を通り出力軸−に伝えられ、さらに出力
軸（４）にボルト（２７１１）により締結された第２ア
ーム（５）を回動させる。第２アーム（５）はすき間調
整された２組の円スイコロ軸受により第１アーム（３）
により支持されているので。

薄幅で高剛性を確保することができる。また、第５図は
第２アーム（５）と第１アーム（３）に固定されたハウ
ジング（イ）の回動部分に薄型のすベシ軸受を嵌入した
場合を示しであるが、このすべり軸受（至）を嵌入する
ことによって、第２アーム（５）の剛性をよシ高めるこ
とができる。しかし、軽負荷の手首部。

作業等の場合のように低剛性で機能を満足できる場合で
は、このすべり軸受（７）を取り除いても良い。

入力軸ｔ２１１は、出力軸（ハ）とベアリング（２）で
同軸で回転可能に支持されているので、さらに第２アー
ム（５）の軸受剛性を高めるとともに、遊星カップ型減
速機ＯＩの回転軸精度を高めることもできる。さらに２
本発明の関節構造によれば、遊星カップ型減速機ａ１を
第１アーム（３）の内部に、軸受部分を第２アーム内部
にそれぞれ内蔵しているため、関節部分を小型化でき、
したがって、第１アーム駆動モータの負荷慣性モーメン
トを小さくすることができるとともに小容量で高速動作
させることが可能となる。また、タイミングベルト（ハ
）及びタイミングプーリ（至）の伝達要素は遊星カップ
型減速機ＯＩの入力軸側に配置されているため、ベルト
の伸びやかみ合いのバックラッシュを出力軸側では最小
にとどめることができ、高精度を保障することができる
。

なお、上記実施例では軸受として円スイコロ軸受を使用
しているが、軽負荷に対しては、アンギュラ玉軸受を使
用しても良く、またクロスローラ軸受を使用すればさら
に軽量、小型化することができる。

また、上記実施例では、遊星カップ型減速機０１を第１
アーム（３）の内部に、軸受部分乞第２アーム（５）内
に内蔵したが、第６図に示すように、第２アーム（５）
内部に遊星カップ型減速機（ｌｌ’Ｙ含み、第１アーム
（３）内に軸受部分を内蔵する構造としても全く同様の
効果を期待することができる。この時（ハ）は固定軸と
なり、翰は出力ハウジングとなる。また（至）は底ブタ
となる。

さらに、上記説明のようにこの発明によるロボットの関
節構造においては、第２アーム（５１Ｖｉ、第１アーム
（３）の下部に吊り下げ型で取り付けられているため、
３６０°の動作領域を第２アーム（５）に与えることも
可能である。

ところで、上記説明では水平関節型ロボットの関節装置
として説明したが１通常の垂直アーム構造のロボットと
して利用できることはいうまでもない。

この発明は以上説明したとおり、減速機及び第２アーム
支持軸受のような支承部をそれぞれのアーム内部に内蔵
させ、駆動モータを１ゴボツトの固定台部に取シ付けて
伝達機構により出力を伝達するように構成したので、ア
ームが小型化され、かつ１重量を軽くでき、慣性モーメ
ントを小さくすることができる。したがって、高速動作
が可能でかつ高精度、広作業域のロボットを獲得できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水平関節型ロボットを示す側面図、第２
図は従来の水平関節型ロボットの関節部分の断面図、第
３図は従来の水平関節型ロボットの動作領域の説明図、
第４図はこの発明の一実施例を示す水平関節型ロボット
の外形図、第５図はこの発明の一実施例を示す水平関節
型ロボットの第２アーム回転部分の関節構造を示す断面
図、第６図はこの発明の他の実施例を示す水平関節型ロ
ボットの関節構造を示す断面図である。（３）・・第１アーム、（５）・・第２アーム、　（Ｉ
Ｉ・・遊星カップ型峨速機、α種翰・・ハウジング、ａ
９（至）・・玉軸受。ＱＤ・・入力軸、＠・・タイミングプーリー、　０４１
・・締結要素、＠・・円スイコロ軸受、０υ・・ベアリ
ング押工。０邊・・・ベアリングナツト、Ｃ３１・・ベアリング座
金、Ｃ４４・・カラー。なお図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。代理人　　葛　野　信　− 一」′ 第２図？第３図

Claims

【特許請求の範囲】

軸体な支持する固定台、上記軸体に回動可能に支持され
た第１のアーム、この第１のアームの先端に回動可能に
連結される第２のアーム、この第２のアームを駆動する
とともに上記固定台に配設された駆動モータ、この駆動
モータの出力を上記−第２のアームに伝達する伝達機構
、上記第１のアームと第２のアームとを連結する連結機
構であって、上記駆動モータの出力を減速させて上記第
２のアームに伝える減速機と、この減速機の出力部を支
承することによって上記第２のアームな回動可能に支持
する支承部とを有し、これら支承部および連結部のうち
の一方が第１のアーム内に配設され、他方が第２のアー
ム内に配設されてなる連結機構を備えたロボットの関節
装置。