JPS6119578A

JPS6119578A - ロ−プ駆動のロボツト

Info

Publication number: JPS6119578A
Application number: JP14096784A
Authority: JP
Inventors: 酒井　政彦; 柴田　忠彦
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1984-07-06
Filing date: 1984-07-06
Publication date: 1986-01-28
Also published as: JPS64198B2

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、動作部の慣性を小さくする事で高速動作がで
きるロボットに関するものである。

従来、ロボットとしては、直交座標形、極座標形、円筒
座標形、垂直関節形、水平関節形などのものが知られて
いたが、これらのロボットは、その主たる動作部の駆動
モータのうち１台を除き他のモータは、動作部分に搭載
する必要があり、動作部の慣性が大きいため、ロボット
の動作速度および加速度を大きくする事ができないとい
う問題があった。（１例として直交座標形ロボットの第
１軸では最大速度０．６ｍ／秒、最大加速度０．６　Ｇ
程度のものが利用されている。例えば、直交座形ロボッ
トでみてみると、第１軸の駆動モータは固定部分に設置
できるが、第２軸の駆動モータは、第１軸によって駆動
されている動作部に搭載する必要があり、第１軸の駆動
モータに加わる慣性負荷に、第２軸の駆動モータが加算
され大きな慣性負荷となるため高速動作ができなかった
という問題があった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記の問題を解決するために、ロボットの主
たる動作部の駆動モータを、動作部に搭載することなく
、外部に配設し、その駆動力をロープによって伝達する
ことで、動作部を低慣性とし、高速動作ができるロボッ
トを提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）しかして、その構成は、直線状のガイドに摺動自在にシ
ャトルを設け、該シャトルの回動自在に保持された被回
転部材と該被回転部部材と係合するプーリを取付け、該
プーリを外部に設けた駆動源により、ロープを介して駆
動した点に主眼があり、この構成によってロボットの作
業域を長円形にし、かつ、高速動作を可能にしたもので
ある。

次に、本発明を第１図から第８図に表わされた一実施例
について説明する。

■、２は直線運動をさせるためのガイドであり、このガ
イド１，２はステンレス製のワイヤロープ３により摺動
自在なシャトル４と、該シャトル４に対して回動自在な
被回転部材であるアームの基部４ａが取付けである。６
は前記シャトル４に取付けられアーム５と係合する従動
プーリであり、この従動ブー１Ｊ６はワイヤロープ７．
８、駆動プーリ９、減速機１０を介し、フレーム１２に
固定したモータ１）の回転動力をアーム５に伝達する。

フレーム１２に設置したモータ１３の動力は減速機１４
、駆動プーリ１５、およびワイヤロープ３を介してシャ
トル４に伝達されて、シャトル４をガイド１，２に沿っ
て直線駆動する。１６．１７は軸受け１８〜２１に回転
自在に保持されたテンションプーリ、２２〜２５はシャ
トル４をガイド１．２に対して摺動自在に軸支する軸受
である。

ここで、ワイヤロープ７．８の取り付けについて説明す
る。

ワイヤロープ７は、第４図、第６図、第８図に示す様に
、その一端７ａを駆動プーリ９の下部にクランパ２６に
よって固定されており、そこから駆動ブーＩ７９の外周
に設けたねじ状の溝に沿って複数回巻き付け、次に従動
プーリ外周に設けたねじ状の溝に複数回巻き付けて、そ
の他端７ｂは従動プーリ６の上部にクランパ２６によっ
て固定されている。

ワイヤロープ８の一端８ａは、駆動プーリ９の上部にク
ランパ２６によって固定されており、そこから前述のロ
ープ７と対向する様に駆動プーリ９の外周に設けた溝に
沿って複数回巻き付け、次にフレーム３６に支持された
テンションプーリ１６に半回転巻き付けた後、従動プー
リ６の外周に設けたねじ状の溝に沿って前述のロープ７
と対向する様に巻き付け、その他端８ｂは従動ブーＩＪ
　６の下部にクランパ２６によって固定されている。

駆動プーリ９および従動プーリ６ヘワイヤロープ７．８
が複数回巻き付けられるその巻き付は回数は、各々のプ
ーリの回転量よりも多くする。即ち駆動プーリ９が、作
業に必要な回転数同一方向に回転したときにおいても、
ワイヤロープ７．８は同一方向に送り出されるもしくは
巻き取られる様になっている。

ワイヤロープ７．８の一端７ａ、８ａがそれぞれ駆動プ
ーリ９に固定され、その他端７ｂ、Ｂｂがそれぞれ従動
プーリ６に固定されているため、各々プーリが高速で回
転した場合においても、プーリとロープ間でのズレが生
じる問題がなく、従動プーリ６は駆動プーリ９によって
確実かつ精度良く回転される。このため、モータ１）の
回転量を制御することによって、従動ブーＩＪ　６およ
びアーム５の回転を高精度に制御することが可能となる
。

ワイヤロー１３の取り付けは、ワイヤロープ７と同様に
その一端３ａを駆動ブーＩＪ１５に固定して巻き始め、
テンションブーＩＪ１７を半回転させた後、再び駆動ブ
ーＩＪ　１５巻き付け、その他端３ｂを駆動ブーＩＪ１
５に固定する。また、このロープ３の途中は、シャトル
４に固定されている。ワイヤロープ３の駆動プーリ１５
への巻き付は回数は先と同様に駆動プーリの回転量より
多くする。

これらのワイヤロー１３．７．ｓはステンレス製、鋼業
、樹脂製のものが良いが、他の材質であってもよい。モ
ータ１）およびモータ１３は、パルスモータ、ＤＣモー
タ、その他のモータを使用し、モータの種類によっては
、減速機１０．１４の一方または双′方を省く場合もあ
る。

２７は工具保持軸であり、アーム５の先端部に、該アー
ム５の回動面に対して垂直に、かつ摺動自在、および回
動自在に設置されており、摺動はエアーシリンダ２８に
より、回動はモータ２９により、傘歯車３０、傘歯車３
１を介して行なうようにしである。３２〜３４は軸受で
ある。３５は作業工具（実施例においては、二本爪ジョ
ーを示しているが、その他に、例えば吸盤チャック、ド
ラバビット、溶接用トーチなどでもよく、この種類に限
定されない）であり、この作業工具は工具保持軸２７の
先端部に設置されている。然して、作業工具３５は、ア
ーム５内に組込まれたモータ２９或いはエアーシリンダ
２８の駆動によって、それぞれ矢印αの方向に回動駆動
されると共に、矢印Ｚの方向に昇降駆動される（作業の
種類によっては、回動駆動および昇降駆動は省略または
変更されるものである。）３６はフレームであり、もう
一つのフレーム１２とともにガイド１，２を保持する。

３７．３８は支持柱であり、フレーム１２．３６を半れ
ぞれ保持するように構成されている。

次に作用について説明する。

上記ロボットによれば、モータ１３の駆動によってワイ
ヤロープを介してシャトル４がガイド１．２上を摺動し
、モータ１）の駆動によってワイヤロー１７，８を介し
て従動ブーＩＪ’　７およびアーム５が回動する。こう
して２自由度のロポ・ノドが構成される。

第１図においいてシャトル４が摺動量Ｘ１だけ摺動した
とき、その摺動量Ｘ＋と等しいワイヤロブ７．８を駆動
プーリ９の回転によって送り出すもしくは巻き取ること
によって、アーム５を回動させることなく同一の姿勢に
保ったままシャトル４を移動することができる。

工具保持軸２７の先端部に設けられた作業工具３５の先
端は、第１図および第８図に示されるような長円形の作
業域３９を得ることができます。

すなわち、シャトル４の摺動量Ｘの両端を中心とし、ア
ーム５の回動中心から作業工具３５の先端までの長さＲ
の半円によって結ばれたところの、長円形の面積をカバ
ーする最大作業域３９をえる（ここで、摺動量Ｘは長さ
Ｒ以上とする）。しかして、モータ１）および１３の回
転角を既知の手段により制御することによって、最大作
業域３９内の任意の位置に作業工具３５の先端を位置決
めすることが可能である。例えば、第１図図示の左側の
小円Ｃの中心に、アーム５の回動中心を設定して作業が
始められた場合には、シャトル４をガイド１，２に沿っ
て第１図の右方に摺動させながらアーム５を回動すれば
、シャトル４が摺動量Ｘを摺動し終わったとき、アーム
５の先端部に設けられた作業工具３５の先端が、長円形
の作業域３９の面積のすべての点を通ることになるので
ある。

上述の実施例においては、従動プーリ６を２本のロープ
７．８によって駆動したが、従動プーリとによって一本
のロープとすることも可能である。

（第１０図参照）この時、ロープは従動プーリ６の内側
を通ずことで結線した部分が従動プーリ６に固定される
ので確実に連動する。

す６にはロープが固定されていない状態にすることも可
能である。（第９図参照）また、この一本のロープの両端を各々プーリの内側を通
して結線することによりロープは各々のプーリに固定さ
れ、かつ、一連のロープとして、各々のプーリへ巻き付
けることも可能である。

（第１）図参照）このように一本のロープで従動プーリ
６を駆動することも可能であるが、その際駆動プーリ９
、従動プーリ６は各プーリの回転量以上の巻き付は回数
でロープが巻き付けられることが必要であることはいう
までもない。また、このように各プーリに複数回ワイヤ
ロープを巻き付けることによって、各プーリは確実に連
動する。

以上述べたように、本発明になるロボットは上記の構成
を有するから、次のような効果がある。

第１には、第１図に示されたごとく、本発明のロボット
は、シャ斗ル４にモータ１）を搭載することなく、ワイ
ヤロープ７．８を介してアーム５を回、動させることが
できるので、摺動々作部の重量は、非常に軽量となりシ
ャトル４の駆動モータ１３に加わる慣性負荷が小さくな
るため、高速動作（高加減速、高速度動作）ができるの
で、ロボットにさせる作業をハイサイクルで行なわせる
ことができる。なお、前記一実施例ではシャトル４の最
大速度２ｍ／秒、最大加速度２Ｇで駆動することができ
た。

第２には、第７図に表されたごとく、本発明によるロボ
ットは動作部が軽量であるため高速動作ができ、その作
業域３９が長円形でその長径を任意に決められることに
より、多数の被加工部品を直線的に配置することができ
、従来の水平筒形によるロボットにおける略半円形の作
業域４０と比較して、床面積およびロボットの作業域が
効率的に利用でき、それに付随して被加工部品の配置が
行ないやすい（従来のロボットの略半円形の作業域４０
のうち斜線部４１だけが被加工部品を直線的に配置する
ことができる部分である。）第３には、本発明になるロ
ボットは高速動作ができ、その作業域３９が長円形であ
るから、ロボットの必要数が節減することができ、かつ
ロボ・ノドの数が少ないから保守が容易である。さらに
、第４には、ロボットの構成が何ら複雑な構造を要しな
いから、きわめて安価であり、かつ高い位置決め精度が
得られる、などの数々の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロボットを表わす鳥鰍図、第２図
は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面
図、第４図は第１図のＣ−Ｃ断面図、第５図と第１図の
Ｄ−Ｄ断面図、第６図は第４図のＥ祖国、第７図は本発
明によるロボットと従来の水平関節形ロボットの作業域
を表わす平面図、第８〜１）図は回動動作部の回転駆動
力を伝えるワイヤの巻き方を表わす鳥徹図である。１．２・・・ガイド、３’、７．８・・・ワイヤロープ
、４・・・シャト、５・・・アーム、１）．１３・・・
モータ、２７・・・工具保持軸、３５・・・作業工具、
１２．３６　　　　　　　。・・・フレーム

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外部に支持された直線状のガイドに摺動自在にシ
ャトルを設けると共に外部に回転自在に支持される２個
のプーリを設け、前記シャトルに回転自在に保持された
被回転部材および該被回転部材と係合して回転自在の従
動プーリを取付けて、前記シャトルには直線駆動機構を
連結し、前記従動プーリは前記２個のプーリの間でロー
プを巻付けて連動して前記プーリの少なくとも一方を外
部に固定された駆動源でもって回転駆動することを特徴
とするロープ駆動のロボット。
（２）前記ロープが前記プーリおよび前記従動プーリに
固定されている特許請求の範囲第１項記載のロープ駆動
のロボット。