JPS6080580A - 水平多関節型ロボツト - 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、上下動する支持軸上に鉛直軸線回りに旋回す
る各アームを順次連結した水平多関節型ロボットに関す
るものである。

〈従来技術〉 各アームが鉛直軸線回りに旋回する従来の水平多関節型
ロボットは、ベースに対して上下動する直動部の上端に
、鉛直軸線回りに旋回可能に第１アームが取り付けられ
、この第１アームの先端には、第２アームが第１アーム
の旋回軸線と平行な軸線回りに旋回可能に取り付けられ
ていた。

一般にこの種の水平多関節型ロボットにおいては、第２
アーム旋回用のサーボモータは、第１アーム旋回軸と同
心上に第１アームの上部から突出するように取り付けら
れ、また第１アーム旋回用のサーボモータは直動部に第
２アームと反対側の外面上部に取り付けられていた。こ
のため、ロボットの占有面積が大きくなる問題点がある
。この問題点を解決すべく、第２アーム旋回用のサーボ
モータを第１アームの下部にかつ第１アーム支持軸回り
に第２アーム側へ取り付けた場合、第１アーム支持軸に
対して第２アーム側へ第１および第２アーム、第２アー
ム旋回用のサーボモータが片寄って配置されるため、第
１アーム支持軸回りのモーメントの片寄りが大きくなり
、第１アーム旋回用の号−ボモータの負荷が大きくなる
問題を生ずる。また、直動部の外周上部に第２アームと
反対側に第１アーム旋回用のサーボモータが取り付けら
れているため、第２アーム旋回用のサーボモータを第１
アームの下部にかつ第１アーム支持軸回りに第２アーム
と反対側へ取り付けることもできない技術的な制約があ
る。

〈発明の目的〉 上述した問題点を解決すべく、本発明の目的とするとこ
ろは第１および第２アーム旋回用の２つのサーボモータ
を第１アームの下部に、かつ支持軸を挾んで両側に配置
し、以ってコンパクトで、しかも第１および第２アーム
を支持する軸回りのモーメントを小さくでき、第１アー
ム旋回用のサーボモータの負荷を軽減できる水平釜゛関
節型ロボットを提供することである。

〈発明の構成〉 本発明は、水平多関節型ロボ・ノドの第１および第２ア
ーム旋回用の２つのサーボモータを、第１アームの下部
にかつ第１アーム支持軸と第２アーム支持軸とを結ぶ線
上に、第１アーム支持軸を挟んで両側に設置し、第１ア
ーム旋回用のサーボモータを前記第１アーム支持軸の軸
端に回転連結するとともに、一方第２アーム旋回用のサ
ーボモータをリンク機構を介して第２アーム支持軸に回
転連結したものである。

〈実施例〉 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１図は水
平多関節型ロボットの全体図を示すもので、ベース１０
内には後述する第１アーム支持軸が上下動可能に軸承さ
れ、この第１アーム支持軸の上部に第１アーム１１が鉛
直軸線回りに旋回可能に取り付けられている。第１アー
ム１１の先端部には第２アーム１２が第１アーム１１の
旋回軸線と平行な軸線回りに旋回可能に支持されている
。

第２アーム１２の先端部には工具保持軸１３が第２アー
ム１２の旋回軸線と平行な軸線回りに回転自在に取り付
けられ、この工具保持軸１３の下端に設けられた鍔部１
４に作業目的に応じて各種工具が取り付けられるように
なっている。

次に水平多関節型ロボットの各部の具体的構成について
説明する。

第２図において、前記ベース１０の下方内部にはねじ棒
２０が鉛直軸線回りに回転自在に支持され、このねじ棒
２０にナツト２１が螺合している。

ベースＩＯの上部内部には中空の第１アーム支持軸２２
が前記ねじ捧２０と同一軸線上に上下方向に摺動可能に
軸承されて回り止めされており、この第１アーム支持軸
２２の下端に前記ナツト２１が固定されている。前記ね
じ棒２０の下端に取り付けた歯付ベルト車２３にタイミ
ングベルト２４を掛け、このタイミングベルト２４にＩ
卦けられるもう一方の歯付ベルト車２５は、ベース１０
の下部に固定されたサーボモータ２６の下端に取り付け
られている。サーボモータ２６の回転は、歯付ベルト車
２５、タイミングベルト２４、歯付ヘルド車２３を介し
てねじ棒２０を回転させ、ねし棒２０に螺合するナツト
２１を介して第１アーム支持軸２２を上下動させる。

第３図において、上下動する第１アーム支持軸２２の上
端部には第１のアーム本体３０が水平面内で旋回自在に
軸承され、この第１のアーム本体３０の下面にサーボモ
ータ３１．３２が第１アーム支持軸２２を挟んだ両側に
かつ第１のアーム本体３０の伸長方向線上に取り付けら
れている。前記サーボモータ３１に小歯車３３が固定さ
れ、第１アーム支持軸２２の上端に大歯車３４が固定さ
れている。小歯車３３と大歯車３４間で第１のアーム本
体３０には小歯車３３と噛合う２段歯車３５が回転可能
に軸承されるとともに、２段歯車３５および大歯車３４
と噛合う２段歯車３６が回転可能に軸承されている。サ
ーボモータ３１の回転動力は小歯車３３．大歯車３４，
２段歯車３５゜３６からなる歯車減速機構３７により減
速され、第１アーム支持軸２２がベース１０に対して回
り止めされているので第１のアーム本体３０が第１アー
ム支持軸２２の軸線回りに回転する。前記サーボモータ
３２に小歯車３８が固定され、サーボモータ３２から第
２アーム１２側へ離間した位置で第１のアーム本体３０
に回転軸３９が回転可能に軸承されている。この回転軸
３９の上部外周には大歯車４０が形成され、小歯車３８
と大歯車４゜間で第１のアーム本体３０には前記大歯車
４０と噛合う２段歯車４１が回転可能に軸承されるとと
もに、小歯車３８と２段歯車４１と噛合う２段歯車４２
が回転可能に軸承されている。サーボモータ３２の回転
動力は小歯車３８．大歯車４０，２段歯車４１．４２か
らなる歯車減速機構４３により減速され、この減速され
た回転が回転軸３９に伝えられる。サーボモータ３１お
よび３２を結ぶ線の延長上でかつ回転軸３９から第２７
−ム１２側へ離間した位置で第１のアーム本体３０には
第２アーム支持軸４４が第１のアーム本体３０の回転軸
線と平行な軸線回りに回転自在に支持され、この第２ア
ーム支持軸４４の上端には回転板４５が固着される。回
転板４５に回転板４５の回転軸線から半径方向に離間し
た複数の位置で、第４図にも示すように一対のリンク４
６．４７の一端が回転自在に軸支されている。回転軸３
９の上部には回転軸３９の軸線から半径方向に離間した
複数の箇所で突起部４８が形成され、この突起部４８に
前記−刻のリンク４６．４７の他端が回転自在に軸支さ
れている。回転板３９の回転は一対のリンク４６．４７
を進退させ、第２アーム支持軸４４を回転させるように
なっている。前記第２アーム支持軸４４の下端には第２
のアーム本体５２が固定され、この第２のアーム本体５
２に第２アーム支持軸４４と直角にサーボモータ５３が
取り付けられている。サーボモータ５３と反対側の第２
のアーム本体５２の先端部に支持本体５４が固定され、
この支持本体５４に前記工具保持軸１３が第２アーム支
持軸４４と平行な軸線回りに回転自在に支持されている
。前記工具保持軸１３の上端に取り付けられた傘歯車５
５は、第２のアーム本体５２に回転自在に支持された歯
車減速機構５６と伝動軸５７を介してサーボモータ５３
に回転連結されている。

以上の構成に基づいて、全体の動作を説明する。

サーボモータｚ６の回転により第１アーム支持軸２２は
ベース１０に対して上下動され、サーボモータ３１の回
転によって第１アーム１１は第１アーム支持軸２２の回
りに旋回される。第１アーム１１の先端部に取り付けら
れた第２アーム１２は、サーボモータ３２の回転により
歯車減速機構４３゜回転軸３９．リンク４６．４７を介
して第２アーム支持軸５０の回りに旋回される。第２ア
ーム１２の先端部に取り付けられた工具保持軸１３は、
第２アーム１２内に設けたサーボモータ５３の回転によ
って鉛直軸線回りに回転される。

上述した実施例は、サーボモータ３２から第２アーム支
持軸４４への回転動力伝達機構としてリンク機構を用い
ている。このリンク機構のリンク４６．４７にはサーボ
モータ３２によって回転軸３９を回転させようとする力
あるいは回転軸３９の回転を停止させようとする力と、
第２アーム１２によって回転板４５に作用する第２アー
ム１２の慣性力により圧縮引張が作用する。リンク４６
゜４７は剛性が十分なものを用いることができるのでリ
ンク４６．４７に作用する圧縮引張に耐えうる限界が高
められ、第２アーム１２を急旋回および急停止させる限
界能力を高めることができる。

またリンク４６．４７に圧縮引張を作用させてもリンク
４６．４７の伸び縮みは小さいので工作物を所定位置に
位置決めする位置決め精度を高めることができる。

またサーボモータ３１．３２の回転を減速させる減速機
構として複数の大小の歯車からなる歯車減速機構３７．
４３を用いており、歯車自体の剛性は十分である。この
ため各歯車はサーボモータ３１あるいは３２により回転
させようとする力あるいは回転を停止させようとする力
と、この力に相反する第２アーム１２の慣性力に耐える
限界が高められるので第１アーム１１および第２アーム
１２を急旋回および急停止させる限界能力を高めること
ができる。また歯車に相反する回転方向の回転力が作用
しても歯車の変形は小さいので工作物を所定位置に位置
決めする位置決め精度を高めることができる。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明は第１アーム旋回用のサーボモ
ータと第２アーム旋回用のサーボモータを第１アームの
下部にかつ第１アーム支持軸を挾んで両側に並列された
構成であるので、ロボットをコンパクトにでき、しかも
第１アーム支持軸回りのモーメントを小さくでき、第１
アーム旋回用のサーボモータの負荷を軽減できる効果が
ある。

またサーボモータから第２アーム支持軸への回転動力機
構としてリンク機構を用いており、このリンク機構のリ
ンクにはサーボモータによる回転軸を回転させようとす
る力あるいは回転軸の回転を停止させようとする力と、
第２アームによって回転板に作用する第２アームの慣性
力により圧縮引張が作用するので、リンク自体の剛性と
して十分なものを用いることができ、これによってリン
クに作用する圧縮引張に耐えうる限界が高められ、第２
アームを急旋回および急停止させる限界能力を高めるこ
とができる。またリンクに圧縮引張を作用させてもリン
クの伸び縮みは小さいので、工作物を所定位置に位置決
めする位置決め精度を高めることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は水平多関
節型ロボットの全体を示す外観図、第２図は第１アーム
を上下動させる駆動機構を示す断面図、第３図は第１お
よび第２アームを旋回させる駆動機構を示す断面図、第
４図はリンク機構を示す図。 １０・・・ベース、１１・・・第１アーム、１２・・・
第２アーム、１３・・・工具保持軸、２２・・・第１ア
ーム支持軸、３１．３２・・・サーボモータ、３７．４
３・・・歯車減速機構、４６．４７・・・リンク、４４
・・・第２アーム支持軸。 特許出願人 豊田工機株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベースに第１アーム支持軸を上下動可能に軸承し
   、第１アーム支持軸に第１アームを水平面内で旋回可能
   に取り付け、前記第１アームに第２アーム支持軸を回転
   自在でかつ前記第１アーム支持軸と平行に軸承し、この
   第２アーム支持軸に第２アームを取り付け、前記第２ア
   ーム先端部に工具保持軸を、前記第２アーム支持軸に平
   行でかつ回転自在に軸承し、前記第１アームの下部に第
   １および第２アーム旋回用の２つのサーボモータを、第
   １アーム支持軸と第２アーム支持軸とを結ぶ線上に、か
   つ第１アーム支持軸を挾んで両側に設置し、第１アーム
   旋回用のサーボモータを前記第１アーム支持軸の軸端に
   回転連結するとともに、一方第２アーム旋回用のサーボ
   モータをリンク機構を介して第２アーム支持軸に回転連
   結してなる水平多関節型ロボット。
2. （２）前記リンク機構は、一対の平行リンクの一端をサ
   ーボモータにより回転駆動される回転軸に回転軸の回転
   軸線に対して半径方向に離間した位置で軸支し、前記一
   対の平行リンクの他端を第２アーム支持軸に第２アーム
   支持軸の軸線に対して半径方向に離間した位置で軸支し
   てなる特許請求の範囲第１項記載の水平多関節型ロポン
   ト。
3. （３）前記第１アーム旋回用のサーボモータと第１アー
   ム支持軸間および第２アーム旋回用のサーボモータと回
   転軸間に複数の歯車からなる歯車減速機構を介在させな
   る特許請求の範囲第２項記載の水平多関節型ロボット。