JPS61288985A - ロボツトの関節構造 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、多関節アームを有するロボットなどに使用さ
れる関節構造に係り、特に構造物狭隘部において高い駆
動力が必要な作業を行うのに好適なロボットの関節構造
に関するものである。

〔発明の背景〕

ロボットの関節の内部に収容した電動機、減速機、ブレ
ーキ、角度検出器、角速度検出器の配置は従来（特開昭
５８−１２０４９０号）、単純に並べた配置（並列配置
）であったために関節が大型化していた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は小型、軽量であると共に高い駆動力を有
するロボットの関節構造を提供することにある。

〔発明の概要〕

ロボットの関節に高い駆動力を与えるため、関節内部に
減速機を設けたことによって関節が大型化する。そこで
、本発明では上記の問題点を解決するため、関節内部に
収容されている減速機内部に電動機、ブレーキ、角速度
検出器、角度検出器を収容したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第２図に示すように、第ｎアーム１と第（ｎ　＋　１　
）アーム２は関節構造１３によって折れ曲がるように結
合され、第（ｎ＋２）アーム４３と第（ｎ　＋　３）ア
ーム４４は関節構造１４によって捩れ回転するように結
合され、第（ｎ＋３）アーム４４の先には目的とする作
業を実施するためエンドエフェクタ１６が結合されてい
る。

上記関節構造１３は第３図に示すように、減速機４にウ
ェーブジェネレータ３２．フレクスプライン３３．サー
キュラスプライン３４からなるハーモニックドライブを
用い、角度検出器７にロータリエンコーダ３７．角速度
検出器８にタコジェネレータ３８そしてブレーキ６にフ
ィールド、ブレーキ板、アーマチュアからなる負作動ブ
レーキ３６を用いていて、ハウジング２７よりなる第ｎ
アーム１とハウジング２６．側板２８．シム２９゜リン
グ３０よりなる第（ｎ　＋１　）アーム２とアーム１，
２の中空部に収容される電動機３１と減速機４とブレー
キ３６と速度検出器３８と角度検出器３７と回転軸３５
とペアリーング３９゜４０．４１．４２などによって構
成されている。

電動機３１はステイタがハウジング２７の突出部外周側
に固定され、ロータが回転軸３５のカップ状部の端面及
びウェーブジェネレータ３２の内周側と回転軸３５を同
軸芯にして回転できるように結合した構造になっている
。

減速機４はサーキュラスプライン３４が第ｎアーム１に
固定され、フレクスプライン３３が第（ｎ＋１）アーム
２に固定されていて、フレクスプライン３３の中空内部
に回転軸３５．ブレーキ３６、電動機３１．タコジェネ
レータ３８．ロータリエンコーダ３７を収容している。

ブレーキ３６は、回転軸３５のカップ状の内部に収容さ
れ、フィールドは第ｎアーム１の突出部に固定され、ブ
レーキ板はフィールドに固定されているが電流のオン・
オフにより回転軸３５に固定されているアーマチュアに
接触する構造になっている。

タコジェネレータ３８はステイタが第ｎアーム１の突出
部の内周側に固定され、ロータが回転軸３５の円柱部外
周に固定され回転軸３５を同軸芯にして、回転軸３５と
ともに回転する構造になっでいる。

ロータリエンコーダ３７はロータが回転軸３５の円柱部
端面に固定され回転軸３５を同軸芯にして、回転軸３５
とともに回転し、ステイタがシム２９に固定された構造
になっている。

回転軸３５は１円柱部とカップ状部からなり。

円柱部両端部がベアリング４１．４２によって支持され
、なめらかに回転する構造になっている。

第ｎアーム１と第（ｎ＋１）アーム２とは、回転軸３５
と同軸芯であるベアリング３９．４０を介して折れ曲が
る構造になっている。

次に関節の動作を説明する。

負作動ブレーキ３６に電流を流してブレーキ板をアーマ
チュアから解放した状態で、電動機３１に電流を流して
ロータを起動させるとウェーブジェネレータ３２も同時
に回転し、サーキュラスプライン３４が第ｎアーム１に
固定されているため高くなった回転力がフレクスプライ
ン３３から第（ｎ＋１）アーム２に伝達され、回転、軸
３５と同軸芯であるベアリング４１．４２を介して第ｎ
アーム１と第（ｎ＋１）アーム２が折れ曲がる。

電動機３１のロータが回転して第ｎアーム１と第（ｎ　
＋　１　）アーム２とが折れ曲がりつつある状態で、負
作動ブレーキ３６に流していた電流を切すアーマチュア
とブレーキ板を接触させて発生した制動力によって第ｎ
アーム１と第（ｎ＋１）アーム２が折れ曲がり続けるこ
とを停止させられるーまた、第（ｎ＋１）アーム２から
エンドエフェクタ１６までの多関節アームの自重によっ
て、第ｎアーム１と第（ｎ＋１）アーム２とが折れ曲が
る１のを防止するため負作動ブレーキ３６に流していた
電流を切り第ｎアーム１と第（ｎ＋１）アーム２を現状
の姿勢を保持させる。

回転軸３５に取り付けたロータリエンコーダ３７は第ｎ
アーム１と第（ｎ＋１）アーム２との曲げ角度を検出す
ると共に、目標の角度に折り曲げる制御に用いられる。

回転軸３５に取り付けたタコジェネレータ３８は第ｎア
ーム１と第（ｎ＋１）アーム２との折れ曲がり速度を検
出すると共に、第ｎアーム１と第（ｎ＋１）アーム２と
を高速で目標の角度に折り曲げても安定に制御できるた
めに用いられる。

次に、この発明を利用した、折れ曲がりの関節構造１３
と捩り回転の関節構造１４からなる多関節アーム１９の
全体構成の一例を示す第５図に基づいて、その動作を説
明する。

多関節アーム１９は土台部１５と第１アーム２０との援
り回転、第１アーム２０と第２アーム２１との折り曲げ
回転、第２アーム２１と第３アーム２２との折り曲げ回
転、第３アーム２２と第１アーム２３との折り曲げ回転
、第４アーム２３と第５アーム２４との折り曲げ回転、
第５アーム２４と第６アーム２５との捩り回転の人間の
腕と同、じ６自由度を持ち、第６アーム２５の先に人間
の手に相当するエンドエフェクタ１６が取り付けである
。多関節アーム１９は、６つの関節を回転させて、エン
ドエフェクタ１６を目標場所に移動させ、作業台１８上
の作業対象物１７に作業を施す。

〔発明の効果〕

本発明によれば、関節内部に収容した減速機内部に電動
機ブレーキ、角度検出器、角速度検出器を収容できるの
で、高い駆動力を必要とするロボットの関節を小型、軽
量にする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の関節構造の断面の斜視図、第２図は
この発明の関節構造を有する多関節アームの斜視図、第
３図は本発明の一実施例を示すロボットの関節構造の断
面図、第４図は同分解斜視図、第５図はこの発明の関節
構造を有する多関節アームの概念図である。 １・・・第ｎアーム、２・・・第（ｎ＋１）アーム、３
・・・電動機、４・・・減速機、５・・・回転軸、６・
・・ブレーキ、７・・・角度検出器、８・・・速度検出
器、９，１０゜１１．１２・・・ベアリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベアリングを介して相対回転運動させられる２つの
   構造材と電動機と減速機と回転軸より成る関節において
   、一方の構造材に固定された前記電動機と前記電動機の
   回転を前記減速機に伝達する前記回転軸と前記回転軸に
   よつて伝達された回転によつて２つの構造材が相対回転
   運動するように前記回転軸と他方の構造材との間に配置
   した前記減速機を前記関節内部に収容し、また前記減速
   機内部に前記電動機を収容したことを特徴とするロボッ
   トの関節構造。 ２、特許請求の範囲第１項において、２つの構造材の相
   対回転運動を停止させるように前記回転軸と一方の構造
   材との間に配置したブレーキを前記減速機内部に収容し
   たことを特徴とするロボットの関節構造。 ３、特許請求の範囲第２項において、２つの構造材の相
   対回転角度を検出するように前記回転軸と一方の構造材
   との間に配置した角度検出器を前記減速機内部に収容し
   たことを特徴とするロボットの関節構造。 ４、特許請求の範囲第３項において、２つの構造材の相
   対回転速度を検出するように前記回転軸と一方の構造材
   との間に配置した角速度検出器を前記減速機内部に収容
   したことを特徴とするロボットの関節構造。 ５、特許請求の範囲第４項において、関節構造を複数個
   所に設けて、多関節アームを構成したことを特徴とする
   ロボットの関節構造。