JPS60135186A - 多関節ロボツト - 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】 産業上の利用分野 本発明は産業用ロボットのハンドおよびツール等の取付
面の姿勢固定機構に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来の多関節ロボットはその多関節ロボットの自由度数
だけアクチーエータやエンコーダ等からなる駆動部を持
ちこれらを適宜制御して動作をさせていた。このような
多関節ロボットは非常に柔軟性に富んだものとなり、種
々の作業をさせるのに有効であるか、柔軟性を増すため
にはそれだけ自由度が必要であり、したかって駆動部も
多く必要となるため、コントローラも含めてコスト高と
なるという欠点を有していた。

発明の目的 本発明は、上記欠点に鑑み、作業位置に対する柔軟性（
自由度）を低下させることなく、駆動部の故を減らし低
価格の多関節ロボノ］・を提供するものである。

発明の構成 本発明は基台上にあって垂直軸址わりに旋回自在な旋回
ユニットと、この旋回ユニット上にあってそれぞれが水
平軸１わりに揺動自在なアームを複数個連結したアーム
ユニットと、このアームユニット先端部にあってハント
およびツールを取付ける取付部材か水平軸１わりに揺動
自在でかつこの水平側１と直交する直交！ｌＱｂ　４わ
りに回転自在である２自由度の手首ユニットで構成され
た多関節ロボットであって、前記手首ユニット内部には
、前記直交軸を中心として前記取イ」部Ｈに固定さＩ］
たカサ歯車とこのカサ歯車に咬み合うように対向して水
平軸を中心に回転自在に配設さ７した２個のカサ歯車で
構成された差動歯車機＋ｊｌ；が内蔵されるとともに、
前記旋回ユニット内部には水平＃ＱＩ＋を中心として回
転自在に対向して配設された２個のカサ歯車とこの２個
のカサ歯車双方に咬み合うように基台に固定された１つ
のカサ歯車とで構成され／こ差動歯車機構が内蔵されて
おり、この旋回ユニット内の差動歯車機構と手首ユニッ
ト内の差動山中機構を構成するカサ歯車列の歯数比は同
一であるとともに、旋回ユニット内差動歯車機構の２個
の水平軸カサ歯車の回転はそれぞれ別個に千盾内戸１′
動歯車機構の２個の水平軸カサ歯車に伝達されるが、こ
の回転伝達をするだめにアームユニット姿勢が変化して
も数句部材が変化しないようにアームユニット揺動軸（
水平軸）にそれぞれ回転自在に軸支された複数の回転部
材を含む伝達部拐よりなる平行リンク機構から構成され
ておシ、多自由度であるため位置に対する柔軟性は充分
にあり、１だ手首姿勢を一定化する構造であるため駆動
部を減らずことができる。そのだめ特定の作業には低価
格の多関節ロボットが提供できるというｑ１有の効果を
有する。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。第１図（ａ）は本発明の実施例の多関節ロボット
の全体断面図を示し、第１１ａ（ｂ）は側面図を示すも
のである。

第１図におめて、ベース１上に垂直軸Ａまゎりに旋回自
在な旋回ユニット２がある。旋回ユニット２の端部には
水平軸Ｂまわりに揺動する上腕３か連結され、上腕３に
は水平軸ｃ−１わりに揺動する腕４が連結されアームユ
ニット５を構成している。前腕４の先端には水平軸りま
ゎりに揺動し水平１１ｉＩＩＩＤと直交する直交軸Ｅ−
ｉわりに回転自在な手醒ユニット６が設置されている。

手首ユニット６内にはハントやツールを取９つけるだめ
の取イ」部材７と固定されたカサ歯車８、水平軸りまわ
りに回転可能に軸支されカサ歯車８に互いに咬み合うよ
うに配置されたカサ歯車９およｏ・１○が内蔵され、カ
サ歯車８，９．１０で差動山車機構１１を形成している
。カサ歯車９およｏ；１０にｃコ１、プーリ１２．１３
が固定されている。

水平軸Ｃには前腕４に固定さノ１．た関節１（１１４が
あり、関節軸１４にはプーリ１５が固定きれるとともに
プーリ１５をはさんでプーリ１６と連結されたブー１７
１７とグー９１８と連結さｈ　／ζグプー１９が回転自
在に軸支されている。プーリ１２゜１３．１６，１８け
全て同径であり、プーリ１２゜１６ｄ、ヘルｌ−２０で
巻掛けされており、プーリ１３゜１８も同様にベルト２
１で巻掛けされている。水平軸Ｂ」二には旋回ユニット
２と回転自在であり１−腕３に固定された関節軸２２が
ある。プーリ２３は関節軸２２に固定されモータ２４と
ヘルド２５で連結されている。ブー１）２ｅＪＪ、プー
リ２７と連結され関節軸２２に回転自在に軸支されてお
りモータ２８とプーリ２Ｙおよびプーリ２６と１５ばそ
れぞれベルト２９と３Ｏで連結されている。Ｊニた関節
軸２２に回転自在に軸支され、グー９２６をはさんでプ
ーリ３１と連結されたプーリ３２おＪ：びプーリ３３と
連結されたプーリ３４が配設されている１、プーリ１７
　、３２　、１９　、３４は全て同径であり、プーリ１
７と３２および１９．３４に」イれそれベルト３５およ
び３６で巻き川けされている。

旋回ユニット２内には関節軸２２と半行な軸３７か固定
されており、関節軸３７はカサ歯３８と連結されたプー
リ３９とカサ歯４Ｏと連結されたプ一り４１とを回転自
在に軸支している。寸だ垂直１１ｔｈ　Ａ上にベース１
に固定されたカサ歯車４２がカーリ゛歯車３８および４
Ｑと互いに咬み合うように設置されており、カサ歯車３
８，４○、４２は差動歯車機構４３を構成しており差動
歯車機構１１および４３を構成するカサ歯車の歯数比は
同一である。プーリ３１．３９．３３．４１は全て同径
でありプーリ３１，３９および３３．４１はそれそ１１
ヘル１−４４．４５で巻掛は伝動されている。

−まだ旋回ユニット２の外周には歯車４６がありベース
１に固定されたモータ４７の出力ギヤ４８と咬み合って
いる。丑だモータ２４　、２８　、４７にはそれぞれエ
ンコーダー等の位置検出器（図示せず）が令ｊ設されて
いる。

以上のように構成された多関節ロホノトについて以Ｆに
その動作を説明する。

旋回ユニット２は出力ギヤ４８．歯車４６を介してモー
タ４７て５駆動される。−」ニ腕３はモータ２４によっ
てベル１−２５．プーリ２３．関節’ｔｌｌ１２２を介
して駆動される。丑た前腕４ｄモータ２８によってベル
ｉ２９．プーリ２７　、２６　、ベルト３０゜プーリ１
５．関節軸１４を介して、駆動される。以上３つのモー
タにＪ二ってアームユニット５およ０・旋回ユニット２
か駆動されアームユニット先端の０点の位置が任意に決
定される。次にアームユニット５と手首ユニット６の関
係（でついて説明する。

第２図に示すようにアームユニット５かＦ、Ｇ。

Ｈのように動作しても、プーリ３２，１７およびベルト
３５で平行リンクを形成しており、−土だプーリ１６，
１２およびベルト２ｏでも平行リンクを形成しておυブ
ー１７１６　、１７は連結されている〔、と同様の関係
をプーリ３４　、１９　、ベルト３６およＯ・プーリ１
Ｂ、１３ベルト２１も保っている。

ぞの／こめ手醒ユニットは初期（第２図では下向き）状
態を保った１まとなる。捷だアームユニット５の動作に
よって発生するプーリの回転は最終カサ）隼１９，１ｏ
に伝わりカサ歯車８を互いに逆方向へ回転させようとす
る。そのためアームユニット５の動作のみてあれは取（
＝ｊ部材γに回転運動は発生りない、−１ 次に取イ」部拐の回転について説明する。旋回ユニット
２が旋回をした場合、カサ歯車４２かベースに固定され
ているＡニめカッ歯車３８．４０は歯渡りを起こし互い
に逆むきの回転をする。この回ＩｉＵそれぞれ別の伝達
経路を構成するプーリゃ、へルトを介して、カサ歯中８
に伝達される。差動歯車機構４３および１１を構成する
カサ歯車の歯数比、あるいは途中の伝達経路を構成する
プーリ径は同一であるため、旋回ユニットの回転ばそっ
くりその１−１逆方向に数句部材７に伝達されることに
なる。したがって、第３図に示すようにベースに設定さ
れたＸ、Ｙ軸の関係は旋回ユニットが回転しても取付部
材上で同様に保／（れることにろ：る。

なお実施例において二つの差動歯車機構間に回転を伝達
するものとしてベルト・プーリを用いたがチェーン・ス
プロケットでも良いことは名う」でもなく、ようするに
回転を確実に伝達できるものであれば良い。丑だプーリ
とベルトで構成し／Ｃ平行リンク（は、リンクバーを使
用して構成し−Ｃも、もちろん良いことは乞う１でもな
い４、発明の効果 以上のように本発明は、ベースに固定さヵ／こカサ歯車
を含む旋回ユニット内の差動歯車機構から回転出力を２
経路の平行リンク機１１４で手首ユニット内に構成され
た差動歯車機構へ伝達する／こめ、寸だこれら二つの差
動歯車機構を構成するカサ１Ｖ、４車の歯数比は同一で
あるため、アームユニット、ｊ、・よび旋回ユニットの
動作に関係なく手首ユニットあるいは取付部材の姿勢お
まひ方向に、常に一定である。そのため手首ユニット駆
動用の駆動ｆｊｌｌを必要とせず総じて多自由度であり
ながら制御性もよく低価格の多関節ロボットを提供する
ことができ、その実用的効果は犬なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１１２１（ａ）は本発明の一実施例における多関節ロ
ボットの断面図、第１図（ｂ）は同側面図、第２図は動
作状態を示す側面図、第３図は同平面図である。 １・−ベース、２−・・旋回ユニット、３・・上腕、４
・−・−・前腕、６−・手首ユニット、７−　取付部材
、１１．４３−　差動歯車機構。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　図 梠　２　図 第　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基台上に設けられ、垂直軸まわりに旋回自在な旋回ユニ
   ットと、この旋回ユニット上に設けられそれぞれが水平
   軸１わりに揺動自在なアームを複数個連結したアームユ
   ニットと、このアームユニット先端部に設けられ・・ン
   ドおよびツールを取付ける取付部材が水平軸重わりに揺
   動自在でかつこの水平軸と直交する直交軸重わりに回転
   自在の２自由度の手首ユニットとで構成され、前記手首
   ユニ　３ソト内部には、前記直交軸を中心として前記取
   付部材に固定されたカサ歯車とこのカサ歯車に咬み合う
   ように対向して水平軸を中心に回転自在に配設された２
   個のカサ歯車で構成された差動歯車機構が内蔵されると
   ともに、前記旋回ユニット内部になま水平軸を中心とし
   て回転自在に対向して配設された２個のカサ歯車とこの
   ２個のカサ歯車双方に咬み合うように基台に固定された
   １つのカサ歯車とで構成された差動歯車機構が内蔵され
   ており、この旋回ユニット内の差動歯車機（（ｌＩ）と
   手箱ユニノｊ・内の差動歯車機構を構成するカサ歯車列
   の歯数比は同一であるとともに、旋回ユニット内差動歯
   車機構の２個の水平軸カサ歯車の回転はそれぞれ別個に
   手首差動歯車機構の２つの水平軸カサ歯車に伝達される
   が、この回転伝達をするだめにアームユニット姿勢が変
   化しても数句部材が変化しないようにアームユニット揺
   動軸にそれぞれ回転自在に軸支された複数の回転部材を
   含む伝達部材よりなる平行リンク機構で構成された多関
   節ロボット。