JPS61197176A - マニピユレ−タ - 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〉 本発明は例えば塗装用のロデットの如き産業用ロゲット
として使用するマニピュレータに関する。

〈従来の技術〉 チュエータの油圧を開放し、動力源との結合を解除する
ことによってロメット先端部から操作する可逆的な動作
を可能にしていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このような状況下において、近年マニュアルティーチン
グを身上とする塗装ロゲット等のマニピュレータにおい
ても、取扱い、メンテナンスの容易化から電動式のもの
が要望されつつあるが、前述の如き従来の駆動機構を使
用する場合には動力伝達解除用のクラッチ等″ｌｒ：特
別に貌けなければならず、構造上複雑となフコスト高と
なるとともに取付スペース上困難である等の問題があっ
た。

本発明はこのような問題にかんがみ、取付スペースが特
別に大きくならず、構造が簡単で、コスト高とならず、
しかもマニュアルティーチング用として使用できる電動
式のマニピュレータの提供を目的としたものである。

〈問題点を解決するための手段〉 このような従来の問題点を解決し、所期の目一般に産業
用ロボットとして使用するマニピュレータは、手首、横
アーム、竪アーム及び支持台等の複数のアームを互いに
旋回もしくは折曲げ可能な関節によって連結し、その各
関節において、各アーム間に旋回もしくは折曲げ動作を
与える駆動機構を備えている。この駆動機構は、電動式
のものは、モータから減速機を介し、シャフト、ネジ、
チェーンあるいはウオームその他の噛合伝動等の動力伝
達機構を使用したものが一般的であつ几。このような駆
動機構では、ロボットの手首部等の先端側を手動で動作
させようとすると、減速機構部分のセルフロック機能が
働くため、手動で手首部等のロボットの作業先端部を動
作させてその動きを装置自身に記憶させる、いわゆるマ
ニュアルティーチング機能をもたせたマニピュレータに
は使用されて゛いなかった。

そこで従来は、マニュアルティーチング機能をもたせた
マニピュレータとしては、油圧動力とするものが使用さ
れ、油圧シリンダ等のアク的を達成するため、本発明で
は、互いに旋回もしくは折曲げ可能な関節を介して連結
された複数のアームと前記各関節にあって一方のアーム
に対し他方のアームを旋回もしくは折曲げ駆動させる駆
動機構とを備えてなるマニピュレータにおいて、前記駆
動機構を駆動源としての電動モータと該電動モータによ
って回転されるゴールスクリュ及びこれに螺合されたボ
ールナットからなる減速機構とを備えて構成したのであ
る。

〈作用〉 而して、本発明のマニピュレータは、各節における駆動
機構において、モータの回転がＳ　−ルスクリュ及びボ
ールナラトラ介して伝達されるため、電動による動作時
にはゴールスクリュをモータで回転させるとボールナッ
トが軸方向に移動し、逆にマニアルティーチングの際等
手動によってメールナツト側に動作力を付与し几場合に
もざ−ルスクリュに回転力を与えつつ、ボールナットが
軸方向に移動し、ティーチングがなされるのである。

〈実施例〉 次に本発明の実施の一例を図面について説明する。

この実施例のマニピュレータは第１図に示すように基台
ｌ上に旋回台２が第１関節ａを介して旋回自在に備えら
れ、この旋回台２上に竪アーム３が第２関節すを介して
折曲自在に連結され、竪アー４３の先端には横アーム４
が折曲自在に、横アーム４の先端には手首５が旋回自在
にそれぞれ第３、第４関節ｃ、ｄを介して連結されてい
る。

第１関節ａには、第２図に示す如き、駆動機構が備えら
れている。この機構は、モータｌＯの駆動を軸１１を介
してブーＩ７１２　ａに伝え、この回転がタイミングベ
ルト１３、プーリ１２ｂを介してゴールスクリュ１４に
伝えられるようにしている。ゴールスクリュ１４にはラ
ック１６ａに固定し友が一ルナット１゛５が螺嵌され、
ラック１６ａがメールナツト１５とともに往復動作し、
ピニオン１６ｂを旋回させ、これに連動して旋回台２が
旋回されるようにしている。

また軸１１の回転がスパイラルギヤ１７ａ。

１７ｂを介してポテンショメータ１８に伝えられるよう
にしている。

第２関節ｂＫは第３図に示す如き、駆動機構が備えられ
ている。この機構はモータ２０をもってボールスクリュ
２１を回転させるようにし、このゴールスクリュ２１に
対し、竪アーム３に支持させたゴールナツト２２を螺嵌
し、ゴールスクリュ２１の回転によってボールナット２
２に往復動作され、これによって竪アーム３が旋回台２
に対して折曲動作されるようにしている。

そしてゴールスクリュ２１の回転がスパイラルギヤ２３
ａ、２３ｂを介してポテンショメータ２４に伝えられる
ようにしている。

この機構を更に詳細に説明すると、第６内に示すように
竪アーム３は旋回台２の１ラケツト２５に対してビン２
６をもって枢着されている。

一方ブラケット２５にはモータケース２７がピン２７を
もって枢着され、そのモータケース２７内にモータ２０
が収容されている。モータケース２７にはポテンショメ
ータケース２８が固定され、そのポテンショメータケー
ス２８にニードルベアリング２９、ベアリングケース３
０ｔ−介して、プールスクリュ２１が軸承され、このゴ
ールスクリュ２１の端部がカップリング３１を介してモ
ータ２０の駆動軸に固定されているととも罠、その外周
にスパイラルギヤ２３ａが固定され、これにポテンショ
メータ２８ａにつながるスパイラルギヤ２３ｂを噛合さ
せている。

ポールスクリュ２１の外周に螺嵌させ九ボールナツト２
２はブロック３２内に固定され、このブロック３２が軸
３３を介して竪アーム３の１ラケット部３ａに揺動自在
に支持されている。

而してこの竪アーム３は、モータ２０の回転により、プ
ールナツト２２が軸方向に摺動することによってビン２
６を中心にして回動される。

第３関節Ｃには第４図に示す如き、駆動機構が備えられ
ている。この機構はモータ４０の回転カベペルギヤ４１
　ａ　、　４１　ｂ　ｌ介しテ、ｙ−７Ｌ＋スクリユ４
２に伝えられ、この回転によって横アーム４に一端を枢
着したリンク４３の下端に固定させ九ボールナツト４４
が往復動され、これによって横アーム４が竪アーム３に
対して折曲動作されるようにしている。

またポールスクリュ４２の回転がスパイラルギヤ４５ａ
、４５ｂを介してポテンショメータ４６に伝えられるよ
うにしている。

更に第４関節ｄには第５図に示す如き駆動機構が備えら
れている。この機構はモータ５０をもって？−ルスクリ
ュ５１を回転させるようにし、ポールスクリュ５工と平
行配置に一対のスプロケット５２ａ、５２ｂに掛は廻し
たチェーン５３を張設し、このチェーン５３よりブラケ
ット５４を突出させ、その先端に前記メールスクリュ５
１に螺嵌したゴールナツト５５を支持させている。そし
て一方のスプロケット５２＆が手首５の支軸５ａに固定
している。まｆｃ−ｄｅ　−ルスクリュ５１０回転がス
パイラルギヤ５６ａ。

５６ｂを介してポテンショメータ５７に伝えられるよう
にしている。而してこの機構はモータ５０によってゴー
ルスクリュ５１を回転させ、ゴールナツト５５を往復動
作させるとチェーン５３ｙ：ｒｉ７”５ケツト５４を介
してチェーン５３が動作され、その際のスプロケッ）５
２ａの回転によって手首５が回動されるようにしている
。

このように構成されるマニピュレータは、谷モータの回
転によりポールスクリュが回転され、これによってｌ−
ルナットが往復動作されて各関節ａ　％　ｄにおいて、
旋回もしくは折曲動作がなされ、所定の動作が得られる
。

ま之、逆にマニュアルティーチングに際し、手首５を手
動によって動作させると各ボールナットの往復動作によ
ってポールスクリュが回転され、その回転動作がポテン
ショメータによって検出され装置に記憶される。

例えば竪アーム３に伝達された人力は、竪アーム３を前
倒あるいは後側させようとするが、前倒の場合はビール
ナツト２２が上方に、後側の場合は下方に移動すること
になり、ここで、ゴールナツト２２の特性である推力（
直線運動力）が回転力に変換されて、ｌ−ルスクリュ２
１が回転される。そして、ゴールナツト２２の移動量は
プールスクリュ２１上のスパイラルギヤ２３ａ、スパイ
ラルギヤ２３ｂを介してポテンショメータ２８ｂで検出
され、移動値信号としてコンピュータに送信され記憶さ
れる。

以上はワンモーションの説明であるが、実作業即ち各種
ワークに対するマニュアルティーチング時は第２〜５図
に示す如く、各駆動系統のゴールスクリュが人力によっ
て正転成は逆転をくり返し、刻々と変化する位置をポテ
ンショメータ２８ｂの出力信号に置換してとらえてコン
ピュータに記憶し、ティーチングを完了する。

プレイパック即ちロボットの自動運転は、前述の逆の動
作でコンピュータより記憶データに基づきモータ２０を
制御してゴールスクリュ２１を回転させ、直線運動に変
換して各軸（アーム、手首）を動作させる。

上記実施例ではゴールナツトを一つ使用し友ものである
が、ボールナットを二つつまりダブルナツトにすれば、
パツクラツシ”ゼロ”も可能である。

〈発明の効果〉 本発明は上述の如く構成され、各関節における駆動機構
を、駆動源としての電動モータと、該駆動モータによっ
て回転されるピールスクリュ及びこれに螺合されたボー
ルナットからなる減速機構とを備えて構成したことによ
って、マニュアルティーチング操作に際して動力源との
結合を解除する必要がなく、従って電動式としてもクラ
ッチの組み込みが不要となり、しかもボールナット及び
ピールスクリュの組合せによって減速機構と動力伝達機
構が兼用できる九め、機構が著しく簡略化され、ま次曲
圧式のアクチュエータを使用したものに比べても著しく
機構が簡単となり、更に低コストで設置が可能となると
ともにメンテナンスの而でもメールスクリュにグリース
を塗布するのみで長時間注油の必要がなく経済的である
。また、従来のマニピュレータは減速機や歯車等のバッ
クラッシュがそのままガタとなって位置精度を狂わせて
いたが、本発明ではゴールナツト、ピールスクリュの使
用によって位置精度が著しく向上し、また例えば一本の
ピールスクリュに二個のゴールナツトを使用すればバッ
クラッシュを完全に取り除くこともできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施の一例を示すもので、第１図は全体
の側面図、第２図〜第５図は各関節における駆動機構の
動作駆動系統概略図、第６図は第２関節における駆動機
構部分の拡大断面図である。 図面中、 ａ　＝　ｄは関節、 ｌは基台、 ２は旋回台、 ３は竪アーム、 ４は横アーム、 ５は手首、 １０．２０，４０．５０はモータ、 １４．２１，４２．５１はメールスクリュ、１５．２２
，４４．５１はゴールナツト、１８．２４，２８ａ、４
６．５７　　はポテンショメータである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに旋回もしくは折曲げ可能な関節を介して連結され
   た複数のアームと前記各関節にあって一方のアームに対
   し他方のアームを旋回もしくは折曲げ駆動させる駆動機
   構とを備えてなるマニピュレータにおいて、前記駆動機
   構を駆動源としての電動モータと該電動モータによって
   回転されるボールスクリュ及びこれに螺合されたボール
   ナットからなる減速機構とを備えて構成したことを特徴
   としてなるマニピュレータ。